JP2007163012A - Outdoor unit of refrigerating cycle device - Google Patents

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Hidetoshi Kanazawa
秀俊 金沢
Naoyoshi Uesugi
通可 植杉
Koji Noda
浩二 野田
Takahisa Endo
隆久 遠藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an outdoor unit of a refrigerating cycle device capable of securing ample cooling action for reverse voltage application circuits, thus enabling stable operation of the reverse voltage application circuits. <P>SOLUTION: The outdoor unit 50 has enclosed therein an electrical component box 60 for mounting an inverter device 1 therein, and also has enclosed therein a compressor 20, an outdoor heat exchanger 22 and the like. A hybrid IC 62 is placed upright on an air supply passage, on a circuit board 61 inside the electrical component box 60. The hybrid IC 62 has a plurality of reverse voltage application circuits 5u, 5v, 5w, 6u, 6v, 6w. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、空気調和機などの冷凍サイクル装置の室外機に関する。   The present invention relates to an outdoor unit of a refrigeration cycle apparatus such as an air conditioner.

複数のスイッチング素子のオン,オフにより圧縮機モータへの駆動用電力を出力するインバータ装置では、各スイッチング素子が還流ダイオードを有している。また、各スイッチング素子として、最近、IGBTやFETが多く採用されている。   In an inverter device that outputs driving power to a compressor motor by turning on and off a plurality of switching elements, each switching element has a reflux diode. Recently, IGBTs and FETs are often used as the switching elements.

FETは、オン,オフ速度が速いため高周波スイッチングが可能というメリットがあり、また低電圧出力時のロスが小さいことからファンモータ等の出力の小さいモータを駆動する場合に多用される。   FETs have a merit that high-frequency switching is possible because of their high on / off speeds, and are frequently used when driving a motor with a small output such as a fan motor because the loss at the time of low voltage output is small.

ただし、FETの還流ダイオード、すなわち製造工程上、自然に形成される寄生ダイオードは、逆回復特性が悪いという問題がある。このため、モータ巻線(誘導性負荷)に蓄えられたエネルギによる順方向電流がFETの還流ダイオードに流れている状態で、そのFETと対をなす他方のスイッチング素子がオンすると、還流ダイオードに大きな逆方向電流が流れ、大きな電力損失を生じてしまう。このようなことから、ファンモータよりも大きな電流が必要な圧縮機モータを駆動するインバータ装置において、FETの採用は非常に難しい状況となっている。   However, the free-wheeling diode of the FET, that is, the parasitic diode that is naturally formed in the manufacturing process has a problem that the reverse recovery characteristic is poor. For this reason, when the forward current due to the energy stored in the motor winding (inductive load) is flowing through the freewheeling diode of the FET and the other switching element paired with the FET is turned on, the freewheeling diode has a large amount. A reverse current flows, resulting in a large power loss. For this reason, it is very difficult to adopt an FET in an inverter device that drives a compressor motor that requires a larger current than a fan motor.

一方、MOSFETと対をなす他方のスイッチング素子のオンに先立ってMOSFETの還流ダイオードに逆電圧を印加する逆電圧印加回路を設け、この逆電圧の印加によって他方のスイッチング素子のオン時に還流ダイオードに流れる逆方向電流を抑制し、電力損失の低減を図るインバータ装置が知られている(例えば、特許文献1)。   On the other hand, a reverse voltage application circuit for applying a reverse voltage to the freewheeling diode of the MOSFET is provided prior to turning on the other switching element paired with the MOSFET, and the reverse current is applied to the freewheeling diode when the other switching element is on. An inverter device that suppresses reverse current and reduces power loss is known (for example, Patent Document 1).

このような逆電圧印加回路を有するインバータ装置を採用することにより、大きな電流が必要な空気調和機の圧縮機モータであっても、FETのメリットを活かした駆動が可能となる。
特開平10−327585号公報
By adopting such an inverter device having a reverse voltage application circuit, even an air conditioner compressor motor that requires a large current can be driven taking advantage of the merit of FET.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-327585

上記のような圧縮機モータ駆動用のインバータ装置は、空気調和機の室外機に収容される。これに伴い、逆電圧印加回路は、インバータ装置の回路基板に搭載される。   The inverter device for driving the compressor motor as described above is accommodated in the outdoor unit of the air conditioner. Accordingly, the reverse voltage application circuit is mounted on the circuit board of the inverter device.

ただし、逆電圧印加回路は逆電圧印加用のスイッチ手段として例えばFETを有しており、そのFETが逆電圧印加に際して発熱する。この発熱は、逆電圧印加回路の動作を不安定にしてしまう。その結果、還流ダイオードに流れる逆方向電流を適切に抑制することが困難になる心配がある。   However, the reverse voltage application circuit has, for example, an FET as a switch means for applying the reverse voltage, and the FET generates heat when the reverse voltage is applied. This heat generation makes the operation of the reverse voltage application circuit unstable. As a result, there is a concern that it is difficult to appropriately suppress the reverse current flowing through the freewheeling diode.

この発明は、上記の事情を考慮したもので、逆電圧印加回路に対する十分な冷却作用を確保することができ、これにより逆電圧印加回路の安定した動作が可能な冷凍サイクル装置の室外機を提供することを目的とする。   In consideration of the above circumstances, the present invention provides an outdoor unit for a refrigeration cycle apparatus capable of ensuring a sufficient cooling action for a reverse voltage application circuit and thereby enabling stable operation of the reverse voltage application circuit. The purpose is to do.

請求項1に係る発明の冷凍サイクル装置の室外機は、圧縮機および熱交換器などを有する冷凍サイクルと、還流ダイオードを有する複数のスイッチング素子のオン,オフにより上記圧縮機のモータへの駆動用電力を出力するインバータ装置と、を備えた冷凍サイクル装置において、上記インバータ装置のスイッチング素子の少なくとも一部にFETを使用し、これらのスイッチング素子が載置される回路基板を収納した電気部品箱を上記圧縮機および上記熱交換器と共に収容するとともに、上記FETの還流ダイオードに所定タイミングで逆電圧を印加するための複数の逆電圧印加回路を有するハイブリッドICを、上記回路基板上の通風経路に立設している。   An outdoor unit of a refrigeration cycle apparatus according to a first aspect of the present invention is for driving a compressor to a motor by turning on and off a plurality of switching elements having a refrigeration cycle having a compressor and a heat exchanger and a reflux diode. An refrigeration cycle apparatus comprising an inverter device for outputting electric power, wherein an FET is used for at least a part of the switching elements of the inverter device, and an electrical component box containing a circuit board on which these switching elements are mounted A hybrid IC that is housed together with the compressor and the heat exchanger and has a plurality of reverse voltage application circuits for applying reverse voltage to the reflux diode of the FET at a predetermined timing is provided on the ventilation path on the circuit board. Has been established.

この発明の冷凍サイクル装置の室外機は、逆電圧印加回路に対する十分な冷却作用を確保することができる。これにより、逆電圧印加回路の安定した動作が可能となり、還流ダイオードに流れる逆方向電流を適切に抑制することができる。   The outdoor unit of the refrigeration cycle apparatus of the present invention can ensure a sufficient cooling action for the reverse voltage application circuit. Thereby, the stable operation | movement of a reverse voltage application circuit is attained, and the reverse current which flows into a free-wheeling diode can be suppressed appropriately.

[1]以下、この発明の第1の実施形態について図面を参照して説明する。
図1において、Mは空気調和機の圧縮機モータとして使用されるブラシレスDCモータ(負荷)で、中性点Cを中心に星形結線された3つの相巻線Lu,Lv,Lwを有する固定子、および永久磁石を有する回転子により構成されている。固定子の相巻線Lu,Lv,Lwに電流が流れることにより生じる磁界と回転子の永久磁石が作る磁界との相互作用により、回転子が回転する。
[1] A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
In FIG. 1, M is a brushless DC motor (load) used as a compressor motor of an air conditioner, and is fixed with three phase windings Lu, Lv, and Lw that are star-connected around a neutral point C. A rotor and a rotor having permanent magnets are included. The rotor rotates due to the interaction between the magnetic field generated by the current flowing through the stator phase windings Lu, Lv, and Lw and the magnetic field generated by the permanent magnet of the rotor.

このブラシレスDCモータMが圧縮機20の圧縮機構部と回転軸が直結されて収容されている。この圧縮機20の冷媒吐出口に四方弁21を介して室外熱交換器22が配管接続され、その室外熱交換器22に膨張弁23を介して室内熱交換器24が配管接続され、その室内熱交換器24に上記四方弁21を介して圧縮機20の冷媒吸込口が配管接続されている。これにより、冷房と暖房が可能なヒートポンプ式冷凍サイクルが構成されている。冷房時は、圧縮機20から吐出される冷媒が実線矢印の方向に流れ、室外熱交換器22が凝縮器、室内熱交換器24が蒸発器として機能する。暖房時は、四方弁21の切換作動により、圧縮機20から吐出される冷媒が破線矢印の方向に流れ、室内熱交換器24が凝縮器、室外熱交換器22が蒸発器として機能する。   The brushless DC motor M is housed in such a manner that the compression mechanism of the compressor 20 and the rotary shaft are directly connected. An outdoor heat exchanger 22 is connected to the refrigerant discharge port of the compressor 20 via a four-way valve 21, and an indoor heat exchanger 24 is connected to the outdoor heat exchanger 22 via an expansion valve 23. A refrigerant suction port of the compressor 20 is connected to the heat exchanger 24 via the four-way valve 21 by piping. Thus, a heat pump refrigeration cycle capable of cooling and heating is configured. During cooling, the refrigerant discharged from the compressor 20 flows in the direction of the solid arrow, and the outdoor heat exchanger 22 functions as a condenser and the indoor heat exchanger 24 functions as an evaporator. At the time of heating, the refrigerant discharged from the compressor 20 flows in the direction of the broken line arrow by the switching operation of the four-way valve 21, and the indoor heat exchanger 24 functions as a condenser and the outdoor heat exchanger 22 functions as an evaporator.

そして、ブラシレスDCモータMに、インバータ装置1が接続されている。インバータ装置1は、商用交流電源30の交流電圧を整流する整流回路31、この整流回路31の出力電圧(直流電圧Vd=280V)が平滑コンデンサ32を介して印加される入力端子P,N、この入力端子P,N間の直流電圧Vdを受けて上記相巻線Lu,Lv,Lwに対する通電およびその通電切換を行うスイッチング回路2を備えている。そして、スイッチング回路2の駆動制御用として制御部10が設けられている。   The inverter device 1 is connected to the brushless DC motor M. The inverter device 1 includes a rectifier circuit 31 that rectifies an AC voltage of a commercial AC power supply 30, input terminals P and N to which an output voltage (DC voltage Vd = 280 V) of the rectifier circuit 31 is applied via a smoothing capacitor 32, A switching circuit 2 is provided which receives the DC voltage Vd between the input terminals P and N and energizes the phase windings Lu, Lv and Lw and switches the energization. A control unit 10 is provided for driving control of the switching circuit 2.

スイッチング回路2は、直流電圧Vdの印加方向に沿って上流側および下流側のスイッチング素子として低損失パワーMOSFET(スーパージャンクションMOSFET等)の直列回路をU,V,Wの三相分有するもので、U相の上流側にMOSFET3u、U相の下流側にMOSFET4uおよび抵抗7u、V相の上流側にMOSFET3v、V相の下流側にMOSFET4vおよび抵抗7v、W相の上流側にMOSFET3w、W相の下流側にMOSFET4wおよび抵抗7wを備えている。各MOSFETは、制御部10により、所定のタイミングでそれぞれオン,オフ駆動される。そして、MOSFET3u,3v,3wに対し、還流ダイオードDu+,Dv+,Dw+がそれぞれ逆並列接続されている。MOSFET4u,4v,4wに対し、還流ダイオードDu−,Dv−,Dw−がそれぞれ逆並列接続されている。これら還流ダイオードは、いわゆる寄生ダイオードとしてそれぞれ対応するMOSFETに内蔵されている。   The switching circuit 2 has a series circuit of low-loss power MOSFETs (superjunction MOSFETs, etc.) for three phases U, V, and W as upstream and downstream switching elements along the application direction of the DC voltage Vd. MOSFET 3u upstream of U phase, MOSFET 4u and resistor 7u downstream of U phase, MOSFET 3v upstream of V phase, MOSFET 4v and resistor 7v downstream of V phase, MOSFET 3w upstream of W phase, downstream of W phase A MOSFET 4w and a resistor 7w are provided on the side. Each MOSFET is driven on and off at a predetermined timing by the controller 10. The free-wheeling diodes Du +, Dv +, and Dw + are connected in reverse parallel to the MOSFETs 3u, 3v, and 3w, respectively. The free-wheeling diodes Du−, Dv−, and Dw− are connected in reverse parallel to the MOSFETs 4u, 4v, and 4w, respectively. These free-wheeling diodes are incorporated in corresponding MOSFETs as so-called parasitic diodes.

MOSFET3uとMOSFET4uの相互接続点、MOSFET3vとMOSFET4vの相互接続点、MOSFET3wとMOSFET4wの相互接続点に、上記相巻線Lu,Lv,Lwのそれぞれ非結線端が接続されている。   The unconnected ends of the phase windings Lu, Lv, and Lw are respectively connected to the interconnection point between the MOSFET 3u and the MOSFET 4u, the interconnection point between the MOSFET 3v and the MOSFET 4v, and the interconnection point between the MOSFET 3w and the MOSFET 4w.

また、スイッチング回路2は、誘導性負荷である相巻線Lu,Lv,Lwに蓄えられたエネルギによって還流ダイオードDu+,Dv+,Dw+に順方向電流(還流電流)が流れている場合に、下流側のMOSFET4u,4v,4wのオンに伴って還流ダイオードDu+,Dv+,Dw+に流れる逆方向電流を抑制するため、MOSFET4u,4v,4wのそれぞれオンに先立って還流ダイオードDu+,Dv+,Dw+に逆電圧を印加する逆電圧印加回路5u,5v,5wを備えている。   In addition, the switching circuit 2 is provided on the downstream side when forward currents (return currents) flow through the free-wheeling diodes Du +, Dv +, and Dw + by the energy stored in the phase windings Lu, Lv, and Lw that are inductive loads. In order to suppress reverse current flowing through the free-wheeling diodes Du +, Dv +, and Dw + when the MOSFETs 4u, 4v, and 4w are turned on, reverse voltages are applied to the free-wheeling diodes Du +, Dv +, and Dw + before the MOSFETs 4u, 4v, and 4w are turned on. Reverse voltage application circuits 5u, 5v, 5w for applying are provided.

さらに、スイッチング回路2は、相巻線Lu,Lv,Lwに蓄えられたエネルギによって還流ダイオードDu−,Dv−,Dw−に順方向電流(還流電流)が流れた場合に、上流側のMOSFET3u,3v,3wのオンに伴って還流ダイオードDu−,Dv−,Dw−に流れる逆方向電流を抑制するため、MOSFET3u,3v,3wのそれぞれオンに先立って還流ダイオードDu−,Dv−,Dw−に逆電圧を印加する逆電圧印加回路6u,6v,6wを備えている。   Further, when the forward current (return current) flows through the free-wheeling diodes Du−, Dv−, and Dw− due to the energy stored in the phase windings Lu, Lv, and Lw, the switching circuit 2 has the upstream side MOSFETs 3u, In order to suppress the reverse current flowing through the free-wheeling diodes Du−, Dv−, and Dw− when 3v and 3w are turned on, the free-wheeling diodes Du−, Dv−, and Dw− are turned on before the MOSFETs 3u, 3v, and 3w are turned on. Reverse voltage application circuits 6u, 6v, 6w for applying a reverse voltage are provided.

逆電圧印加回路5uは、直流電源40の電圧(例えば15V)を抵抗41を介して逆電圧印加用コンデンサ42に印加し、その逆電圧印加用コンデンサ42の電圧を逆電圧印加用MOSFET43のドレイン・ソース間、およびダイオード44を介して、還流ダイオードDu+に逆電圧として印加する。また、逆電圧印加回路5uは、逆電圧印加用MOSFET43の駆動用として、パルス生成回路45およびゲート駆動回路46を有している。パルス生成回路45は、制御部10からの指令に応じて所定のタイミングで逆電圧印加用MOSFET43をオン,オフするためのパルス信号を生成する。ゲート駆動回路46は、パルス生成回路45で生成されたパルス信号を、逆電圧印加用MOSFET43のゲートに供給する。   The reverse voltage application circuit 5 u applies a voltage (for example, 15 V) of the DC power supply 40 to the reverse voltage application capacitor 42 via the resistor 41, and uses the voltage of the reverse voltage application capacitor 42 as the drain of the reverse voltage application MOSFET 43. A reverse voltage is applied to the free-wheeling diode Du + between the sources and via the diode 44. Further, the reverse voltage application circuit 5 u includes a pulse generation circuit 45 and a gate drive circuit 46 for driving the reverse voltage application MOSFET 43. The pulse generation circuit 45 generates a pulse signal for turning on / off the reverse voltage application MOSFET 43 at a predetermined timing in accordance with a command from the control unit 10. The gate drive circuit 46 supplies the pulse signal generated by the pulse generation circuit 45 to the gate of the reverse voltage application MOSFET 43.

他の逆電圧印加回路5v,5w,6u,6v,6wも、逆電圧印加回路5uと同じ構成である。よって、その説明は省略する。   Other reverse voltage application circuits 5v, 5w, 6u, 6v, and 6w have the same configuration as the reverse voltage application circuit 5u. Therefore, the description is omitted.

スイッチング回路2における電流経路の一例を図2に示す。U相のMOSFET3uおよびV相のMOSFET4vがオンのとき、実線で示すように、入力端子P、MOSFET3u、相巻線Lu,Lv、MOSFET4v、および入力端子Nの経路で電流が流れる。U相のMOSFET3uがオフしてV相のMOSFET4vがオンのとき、破線で示すように、相巻線Lu,Lvに蓄えられたエネルギに基づく電流が、相巻線Lu,LvからMOSFET4vを経てMOSFET4u側の還流ダイオードDu−を順方向に流れる。こうして、MOSFET4u側の還流ダイオードDu−に順方向電流(還流電流)が流れている状態において、MOSFET4uと対をなす上流側のMOSFET3uがオンすると、そのMOSFET3uを通して還流ダイオードDu−に端子P,N間の電圧(=280V)が加わる。このとき、還流ダイオードDu−に短絡電流のような大きな逆方向電流(スパイク電流ともいう)Irrが流れてしまう。この逆方向電流Irrは大きな電力損失を招いてしまうものであり、それを抑制するために、逆電圧印加回路6uが設けられている。   An example of the current path in the switching circuit 2 is shown in FIG. When the U-phase MOSFET 3u and the V-phase MOSFET 4v are on, a current flows through the path of the input terminal P, the MOSFET 3u, the phase windings Lu and Lv, the MOSFET 4v, and the input terminal N as indicated by the solid line. When the U-phase MOSFET 3u is turned off and the V-phase MOSFET 4v is on, the current based on the energy stored in the phase windings Lu and Lv passes through the MOSFET 4v from the phase windings Lu and Lv as shown by the broken line. Flows in the forward direction through the freewheeling diode Du-. Thus, in the state where the forward current (return current) flows through the freewheeling diode Du− on the MOSFET 4u side, when the upstream MOSFET3u paired with the MOSFET4u is turned on, the freewheeling diode Du− is connected between the terminals P and N through the MOSFET3u. (= 280V) is applied. At this time, a large reverse current (also called a spike current) Irr such as a short-circuit current flows through the freewheeling diode Du−. The reverse current Irr causes a large power loss, and a reverse voltage application circuit 6u is provided to suppress the reverse current Irr.

ここで、インバータ装置1の作用について説明しておく。図3に示すように、三相正弦波電圧Euと三角波信号Eoとが電圧比較される。三相正弦波電圧Euは、ブラシレスDCモータMの速度(回転数)に比例して周波数が変化する。この電圧比較により、MOSFET3uをオン,オフ駆動するための上素子駆動信号およびMOSFET4uをオン,オフ駆動するための下素子駆動信号が作成される。   Here, the operation of the inverter device 1 will be described. As shown in FIG. 3, the voltage of the three-phase sine wave voltage Eu and the triangular wave signal Eo is compared. The three-phase sine wave voltage Eu changes in proportion to the speed (number of rotations) of the brushless DC motor M. By this voltage comparison, an upper element drive signal for driving the MOSFET 3u on and off and a lower element drive signal for driving the MOSFET 4u on and off are created.

このようにして作成される上素子駆動信号および下素子駆動信号により、スイッチング回路2における少なくとも1つの直列回路の上流側MOSFETがオン,オフして別の少なくとも1つの直列回路の下流側MOSFETがオンする複数相通電が、順次に切換えられる。この複数相通電の切換えにより、3つの相間電圧が生じ、その各相間電圧がブラシレスDCモータMの相巻線Lu,Lv,Lwに印加される。これにより、Lu,Lv,Lwに正弦波状の電流が流れ、ブラシレスDCモータMが動作する。   By the upper element drive signal and the lower element drive signal thus created, the upstream MOSFET of at least one series circuit in the switching circuit 2 is turned on and off, and the downstream MOSFET of another at least one series circuit is turned on. The multi-phase energization is sequentially switched. By switching the multiphase energization, three interphase voltages are generated, and the interphase voltages are applied to the phase windings Lu, Lv, and Lw of the brushless DC motor M. Thereby, a sinusoidal current flows through Lu, Lv, and Lw, and the brushless DC motor M operates.

なお、MOSFET4uがオフするタイミングとMOSFET3uがオンするタイミングとの間に、デッドタイムtdが確保される。MOSFET3uがオフするタイミングとMOSFET4uがオンするタイミングとの間にも、デッドタイムtdが確保される。デッドタイムtdは、PWM信号から生成される上下素子用の基本信号にON信号のみを遅延させる遅延回路を用いて生成されている。このデッドタイムtdが確保により、U相のMOSFET3uおよびMOSFET4uの直列回路の短絡が防止される。他の相の直列回路においても、同様にデッドタイムが確保される。   A dead time td is ensured between the timing when the MOSFET 4u is turned off and the timing when the MOSFET 3u is turned on. The dead time td is also secured between the timing when the MOSFET 3u is turned off and the timing when the MOSFET 4u is turned on. The dead time td is generated by using a delay circuit that delays only the ON signal to the basic signal for the upper and lower elements generated from the PWM signal. By securing the dead time td, a short circuit of the series circuit of the U-phase MOSFET 3u and the MOSFET 4u is prevented. Similarly, the dead time is secured in the series circuits of other phases.

ところで、図2で説明したように、MOSFET3uがオフしたとき(MOSFET4vがオン)、相巻線Lu,Lvに蓄えられたエネルギに基づく電流が、相巻線Lu,LvからMOSFET4vを経てMOSFET4u側の還流ダイオードDu−を順方向に流れる。このいわゆる還流電流が流れる状態において、上流側のMOSFET3uのオンに先立ち、制御部10から逆電圧印加回路6uへの逆電圧印加信号が高レベルに設定される。これにより、逆電圧印加回路6uの逆電圧印加用MOSFET43がオンし、逆電圧印加用コンデンサ42に蓄えられている電圧が還流ダイオードDu−に逆電圧として印加される。この逆電圧印加回路6uから還流ダイオードDu−への逆電圧の印加期間は、MOSFET4uのオフ後から始まって、MOSFET3uのオンタイミングまでを含む所定期間であり、予め定められている。また、逆電圧印加回路6uから還流ダイオードDu−への逆電圧の印加開始のタイミングは、例えば、MOSFET4uのオフタイミング(下素子駆動信号の立下りタイミング)を基準にして設定される。   By the way, as described in FIG. 2, when the MOSFET 3u is turned off (MOSFET 4v is turned on), the current based on the energy stored in the phase windings Lu and Lv passes through the MOSFET 4v from the phase windings Lu and Lv to the MOSFET 4u side. It flows through the freewheeling diode Du− in the forward direction. In a state where this so-called reflux current flows, the reverse voltage application signal from the control unit 10 to the reverse voltage application circuit 6u is set to a high level prior to turning on the upstream side MOSFET 3u. As a result, the reverse voltage application MOSFET 43 of the reverse voltage application circuit 6u is turned on, and the voltage stored in the reverse voltage application capacitor 42 is applied as a reverse voltage to the freewheeling diode Du−. The reverse voltage application period from the reverse voltage application circuit 6u to the free-wheeling diode Du− is a predetermined period that starts after the MOSFET 4u is turned off and includes the ON timing of the MOSFET 3u, and is predetermined. Also, the timing of starting application of the reverse voltage from the reverse voltage application circuit 6u to the freewheeling diode Du− is set with reference to the off timing of the MOSFET 4u (the falling timing of the lower element drive signal), for example.

図3の還流ダイオードDu−に流れる電流Iaに示されるように、還流電流が流れている状態で、逆電圧印加回路6uから還流ダイオードDu−に逆電圧が印加されると、還流ダイオードDu−に逆方向電流Irrが流れる。このとき、還流ダイオードDu−に印加される逆電圧は、端子P,N間の電圧(=280V)よりもはるかに低い。なお、図3では比較のために図3中の最初のスイッチングタイミング部分(図中A区間)に逆電圧印加回路を動作させなかった時のIrrを表示し、その後の図中B区間では逆電圧印加回路を動作させた場合のIrrを表示している。   When a reverse voltage is applied from the reverse voltage application circuit 6u to the free-wheeling diode Du− in a state where the free-wheeling current is flowing, as indicated by a current Ia flowing through the free-wheeling diode Du− in FIG. A reverse current Irr flows. At this time, the reverse voltage applied to the freewheeling diode Du− is much lower than the voltage between the terminals P and N (= 280 V). In FIG. 3, for comparison, Irr when the reverse voltage application circuit is not operated is displayed in the first switching timing portion (A section in the drawing) in FIG. 3, and the reverse voltage is displayed in the subsequent B section in the drawing. Irr when the application circuit is operated is displayed.

このように、逆電圧印加回路6uから還流ダイオードDu−に逆電圧が印加されることにより、還流ダイオードDu−に逆方向電流Irrが流れても、その逆方向電流Irrのレベルはきわめて小さい。ただし、逆方向電流Irrの期間については、端子P,N間の電圧(=280V)が印加される場合よりも、長くなる。この場合、還流ダイオードDu−における電力積算値は、消費電力と時間の積であり、逆方向電流Irrの値が小さくなれば、たとえ逆方向電流Irrの期間が長くなっても、電流値が大幅に小さくなるため、積算電力は大幅に低くなる。したがって、還流ダイオードDu−における電力損失を大幅に低減することができ、効率の向上が図れる。   As described above, when the reverse voltage is applied from the reverse voltage application circuit 6u to the freewheeling diode Du−, even if the reverse current Irr flows through the freewheeling diode Du−, the level of the reverse current Irr is extremely small. However, the period of the reverse current Irr is longer than that when the voltage between the terminals P and N (= 280 V) is applied. In this case, the integrated power value in the freewheeling diode Du− is the product of power consumption and time. Therefore, the integrated power is greatly reduced. Therefore, the power loss in the free wheeling diode Du− can be greatly reduced, and the efficiency can be improved.

一方、インバータ装置1は、図4に示すように、空気調和機における室外機50の電気部品箱60内に搭載される。室外機50は、筐体の側面から背面にかけて上記室外熱交換器22を備え、その室外熱交換器22の内側の室外ファン51によって外気を吸込み、吸込んだ外気を室外熱交換器22に通して外に排出する。室外機50の筐体の内部空間は、仕切板52により、上記室外ファン51が収容される空間と、機械室とに分けられている。機械室には、上記圧縮機20およびその周辺機構である配管や弁等が収容されるとともに、上方に上記電気部品箱60が設けられている。   On the other hand, the inverter apparatus 1 is mounted in the electrical component box 60 of the outdoor unit 50 in the air conditioner as shown in FIG. The outdoor unit 50 includes the outdoor heat exchanger 22 from the side surface to the back surface of the housing, sucks outside air by an outdoor fan 51 inside the outdoor heat exchanger 22, and passes the sucked outside air through the outdoor heat exchanger 22. Drain outside. The internal space of the casing of the outdoor unit 50 is divided by a partition plate 52 into a space in which the outdoor fan 51 is accommodated and a machine room. In the machine room, the compressor 20 and its peripheral mechanisms, such as piping and valves, are accommodated, and the electrical component box 60 is provided above.

電気部品箱60は、図5に示すように、大きく切り開かれた開口60aおよび通風用の開口60bを有するとともに、天井面となる位置に回路基板(プリント基板)61を有している。この回路基板61上に、整流回路(ダイオードブロック)31、平滑コンデンサ32、スイッチング回路2の各スイッチング素子などが半田付けされ、載置されている。   As shown in FIG. 5, the electrical component box 60 has an opening 60 a that is largely cut open and an opening 60 b for ventilation, and a circuit board (printed board) 61 at a position that becomes a ceiling surface. On this circuit board 61, a rectifier circuit (diode block) 31, a smoothing capacitor 32, each switching element of the switching circuit 2, and the like are soldered and placed.

スイッチング回路2のMOSFET3u,4u,3v,4v,3w,4wは、回路基板61の端縁に沿って配列されている。そして、図6に示すように、上記開口60bの近傍に、かつ回路基板61上のMOSFET3u,4u,3v,4v,3w,4wの近傍に、しかもこれらMOSFETの配列方向と平行に、ハイブリッドIC(集積回路)62が立設されている。ハイブリッドIC62は、上記逆電圧印加回路5u,6u,5v,6v,5w,6wを1つのパッケージ内に一体化したものである。   The MOSFETs 3 u, 4 u, 3 v, 4 v, 3 w, 4 w of the switching circuit 2 are arranged along the edge of the circuit board 61. As shown in FIG. 6, in the vicinity of the opening 60b and in the vicinity of the MOSFETs 3u, 4u, 3v, 4v, 3w, and 4w on the circuit board 61, and in parallel with the arrangement direction of these MOSFETs, the hybrid IC ( Integrated circuit) 62 is erected. The hybrid IC 62 is obtained by integrating the reverse voltage application circuits 5u, 6u, 5v, 6v, 5w, and 6w in one package.

室外ファン51が回転すると、図5に破線で示すように、外気が電気部品箱60の開口60aに流入する。流入した外気は、回路基板61の板面に沿いながら開口60bに向かって流れ、その開口60bを通って室外ファン51側へ抜ける。上記ハイブリッドIC62は、この電気部品箱60内に形成される通風経路に存している。   When the outdoor fan 51 rotates, outside air flows into the opening 60a of the electrical component box 60, as indicated by a broken line in FIG. The outside air that has flowed in flows along the plate surface of the circuit board 61 toward the opening 60b and passes through the opening 60b to the outdoor fan 51 side. The hybrid IC 62 exists in a ventilation path formed in the electric component box 60.

回路基板61の板面の下方から見た状態を図6に示している。MOSFET3u,4u,3v,4v,3w,4wとハイブリッドIC62との間に配線用の複数の導電パターン70が回路基板61上に形成されている。   The state seen from the lower side of the board surface of the circuit board 61 is shown in FIG. A plurality of conductive patterns 70 for wiring are formed on the circuit board 61 between the MOSFETs 3u, 4u, 3v, 4v, 3w, 4w and the hybrid IC 62.

このように、逆電圧印加回路5u,6u,5v,6v,5w,6wを1つのハイブリッドIC62により構成し、そのハイブリッドIC62を電気部品箱60内の回路基板61上の通風経路に立設することにより、ハイブリッドIC62に対する十分な冷却作用を確保することができる。したがって、ハイブリッドIC62から各還流ダイオードへの逆電圧の印加に際し、ハイブリッドIC62が発熱しても、円滑に放熱することができ、温度上昇を確実に抑制することができる。これにより、ハイブリッドIC62の逆電圧印加回路としての安定した動作が可能となり、各還流ダイオードに流れる逆方向電流を適切に抑制することができる。   In this way, the reverse voltage application circuits 5u, 6u, 5v, 6v, 5w, 6w are constituted by one hybrid IC 62, and the hybrid IC 62 is erected on the ventilation path on the circuit board 61 in the electric component box 60. Thus, a sufficient cooling action for the hybrid IC 62 can be ensured. Therefore, when the reverse voltage is applied from the hybrid IC 62 to each freewheeling diode, even if the hybrid IC 62 generates heat, heat can be radiated smoothly, and temperature rise can be reliably suppressed. Thereby, stable operation as a reverse voltage application circuit of the hybrid IC 62 is possible, and the reverse current flowing through each freewheeling diode can be appropriately suppressed.

しかも、ハイブリッドIC62が、MOSFET3u,4u,3v,4v,3w,4wの近傍に、しかもMOSFET3u,4u,3v,4v,3w,4wの配列方向と平行に設けられているので、各配線パターン70の長さをできるだけ短くすることができる。各配線パターン70を短くできることにより、各配線パターン70からのノイズの輻射を抑制することができる。これにより、外部機器に対するノイズの影響を低減できるとともに、ハイブリッドIC62の逆電圧印加回路としての効率が向上する。   In addition, since the hybrid IC 62 is provided in the vicinity of the MOSFETs 3u, 4u, 3v, 4v, 3w, and 4w, and in parallel with the arrangement direction of the MOSFETs 3u, 4u, 3v, 4v, 3w, and 4w, The length can be made as short as possible. Since each wiring pattern 70 can be shortened, noise radiation from each wiring pattern 70 can be suppressed. Thereby, the influence of noise on the external device can be reduced, and the efficiency of the hybrid IC 62 as a reverse voltage application circuit is improved.

[2]第2の実施形態について説明する。
図7に示すように、MOSFET3uは、ドレイン端子ピンPd、ソース端子ピンPs、ゲート端子ピンPgを有している。そのうちのドレイン端子ピンPdに、インダクタンス素子たとえばフェライトビーズ80が装着されている。このフェライトビーズ80のインダクタンス成分により、還流ダイオードDu−に流れる逆方向電流Irrの起動を遅らせることができる。結果的に、逆方向電流Irrを大幅に低減することができる。
[2] A second embodiment will be described.
As shown in FIG. 7, the MOSFET 3u has a drain terminal pin Pd, a source terminal pin Ps, and a gate terminal pin Pg. An inductance element such as a ferrite bead 80 is attached to the drain terminal pin Pd. Due to the inductance component of the ferrite bead 80, the start-up of the reverse current Irr flowing through the freewheeling diode Du− can be delayed. As a result, the reverse current Irr can be greatly reduced.

残りのMOSFET4u,3v,4v,3w,4wのドレイン端子ピンPdに対しても、同じフェライトビーズ80が装着されている。   The same ferrite beads 80 are attached to the drain terminal pins Pd of the remaining MOSFETs 4u, 3v, 4v, 3w, 4w.

他の構成、作用、および効果は、第1の実施形態と同じである。よって、その説明は省略する。   Other configurations, operations, and effects are the same as those in the first embodiment. Therefore, the description is omitted.

[3]なお、上記各実施形態では、スイッチング回路2における各直列回路の上流側スイッチング素子および下流側スイッチング素子として共にMOSFETを用いたが、上流側スイッチング素子としてIGBTを用い、下流側スイッチング素子としてMOSFETを用いる構成としてもよい。この場合、下流側のMOSFETに対してのみ、逆電圧印加回路が設けられる。また、上記各実施形態では空気調和機の室外機に適用した例を説明したが、空気調和機に限らず、ヒーポン給湯器の室外機等の冷凍サイクル装置の室外機に適用可能である。   [3] In each of the above embodiments, the MOSFET is used as the upstream switching element and the downstream switching element of each series circuit in the switching circuit 2. However, the IGBT is used as the upstream switching element, and the downstream switching element is used as the downstream switching element. A configuration using a MOSFET may also be used. In this case, a reverse voltage application circuit is provided only for the MOSFET on the downstream side. Moreover, although each said embodiment demonstrated the example applied to the outdoor unit of an air conditioner, it is applicable not only to an air conditioner but to the outdoor unit of refrigeration cycle apparatuses, such as an outdoor unit of a heat-pump water heater.

その他、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。   In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment.

この発明の各実施形態に関わるインバータ装置および冷凍サイクルの構成を示す図。The figure which shows the structure of the inverter apparatus and refrigeration cycle in connection with each embodiment of this invention. 図1のスイッチング回路における電流経路の一例を示す図。The figure which shows an example of the current pathway in the switching circuit of FIG. 図1のスイッチング回路における各部の信号波形を示すタイムチャート。The time chart which shows the signal waveform of each part in the switching circuit of FIG. 各実施形態の室外機の内部構成を示す図。The figure which shows the internal structure of the outdoor unit of each embodiment. 各実施形態の室外機における電気部品箱の構成を具体的に示す図。The figure which shows concretely the structure of the electrical component box in the outdoor unit of each embodiment. 図5の電気部品箱における回路基板を下方から見た状態を示す図。The figure which shows the state which looked at the circuit board in the electrical component box of FIG. 5 from the downward direction. この発明の第2の実施形態の要部を示す図。The figure which shows the principal part of 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…インバータ装置、2…スイッチング回路、3u,3v,3w…MOSFET、4u,4v,4w…MOSFET、5u,5v,5w…逆電圧印加回路、6u,6v,6w…逆電圧印加回路、Du,Dv,Dw…還流ダイオード、P,N…入力端子、10…制御部、M…ブラシレスDCモータ、Lu,Lv,Lw…相巻線、20…圧縮機、22…室外熱交換器、50…室外機、51…室外ファン、52…仕切板、60…電気部品箱、60a…開口、60b…通風用の開口、61…回路基板、62…ハイブリッドIC、70…導電パターン、80…フェライトビーズ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Inverter apparatus, 2 ... Switching circuit, 3u, 3v, 3w ... MOSFET, 4u, 4v, 4w ... MOSFET, 5u, 5v, 5w ... Reverse voltage application circuit, 6u, 6v, 6w ... Reverse voltage application circuit, Du, Dv, Dw: freewheeling diode, P, N: input terminal, 10: control unit, M: brushless DC motor, Lu, Lv, Lw ... phase winding, 20 ... compressor, 22 ... outdoor heat exchanger, 50 ... outdoor 51: Outdoor fan, 52 ... Partition plate, 60 ... Electric component box, 60a ... Opening, 60b ... Opening for ventilation, 61 ... Circuit board, 62 ... Hybrid IC, 70 ... Conductive pattern, 80 ... Ferrite beads

Claims (2)

圧縮機および熱交換器などを有する冷凍サイクルと、還流ダイオードを有する複数のスイッチング素子のオン,オフにより前記圧縮機のモータへの駆動用電力を出力するインバータ装置と、を備えた冷凍サイクル装置において、
前記インバータ装置のスイッチング素子の少なくとも一部にFETを使用し、これらのスイッチング素子が載置される回路基板を収納した電気部品箱を前記圧縮機および前記熱交換器と共に収容するとともに、前記FETの還流ダイオードに所定タイミングで逆電圧を印加するための複数の逆電圧印加回路を有するハイブリッドICを、前記回路基板上の通風経路に立設したことを特徴とする冷凍サイクル装置の室外機。
In a refrigeration cycle apparatus comprising: a refrigeration cycle having a compressor, a heat exchanger, and the like; and an inverter device that outputs driving electric power to the motor of the compressor by turning on and off a plurality of switching elements having a reflux diode ,
An FET is used for at least a part of the switching elements of the inverter device, and an electric component box containing a circuit board on which these switching elements are mounted is housed together with the compressor and the heat exchanger, and the FET An outdoor unit of a refrigeration cycle apparatus, wherein a hybrid IC having a plurality of reverse voltage application circuits for applying reverse voltages to a reflux diode at a predetermined timing is erected on a ventilation path on the circuit board.
前記電気部品箱は、通風用の開口を有している、
前記各スイッチング素子は、前記回路基板上に一列に設けられ、
前記ハイブリッドICは、前記開口および前記各スイッチング素子の近傍に、かつ前記各スイッチング素子の配列方向と平行に立設される、
ことを特徴とする請求項1に記載の冷凍サイクル装置の室外機。
The electrical component box has an opening for ventilation,
Each of the switching elements is provided in a row on the circuit board,
The hybrid IC is erected in the vicinity of the opening and the switching elements and in parallel with the arrangement direction of the switching elements.
The outdoor unit of the refrigeration cycle apparatus according to claim 1.
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