JP2010286215A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、コモンモードノイズを低減させた空気調和機を提供することにある。
【解決手段】空気調和機１０は、室外機１２と室内機１４を備える。室外機１２と室内機１４にはそれぞれ冷媒回路１６，１８が備えられる。室外機１２と室内機１４との間で冷媒が循環するように、室外機１２と室内機１４は内外連絡配管２０によって接続される。冷媒配管２６ａ、２６ｂに第１絶縁部材３４を取り付ける。内外連絡配管２０に第２絶縁部材４０を設ける。第１絶縁部材３４で圧縮機２４を介する周波数帯域のコモンモードノイズ、第２絶縁部材４０で内外連絡配管２０を介する周波数帯域のコモンモードノイズが低減される。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧縮機のモータがインバータ駆動される空気調和機に関するものである。

図６に示すように、空気調和機１００は、室外機１２と室内機１４に分離されている。室外機１２と室内機１４は、冷媒が通る内外連絡配管２０によって接続されている（下記の特許文献など）。室外機１２には、圧縮機２４、冷媒配管２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、熱交換機２８などを備えた冷媒回路１６がケーシング２２の中に納められている。圧縮機２４にはモータ２５が備えられ、モータ２５はインバータ装置５０によってインバータ駆動される。

インバータ装置５０は、ノイズフィルタ５２、整流回路５４、平滑回路５６、インバータ回路５８を備えたものである。ノイズフィルタ５２は、チョークコイルなどを備えた回路である。交流電源６０がノイズフィルタ５２に接続され、そこから整流回路５４、平滑回路５６、インバータ回路５８の順で接続される。インバータ回路５８は複数のスイッチング素子によって交流電力を生成し、モータ２５にその電力を供給する。インバータ装置５０は、モータ２５に電力を供給するだけでなく、ファン６２やスイッチング電源（ＳＷ電源）６４などにも電力を供給する。スイッチング電源６４は、インバータ回路５８の駆動回路（図示せず）などの電源となる。

さらに、インバータ装置５０のノイズフィルタ５２から室内機１４に配線６６が施される。内外連絡配管２０はカバーで風雨から保護されており、このカバーの中に配線６６が取り付けられる。この配線６６により、室内機１４のノイズフィルタ６８を介して、スイッチング電源７０やファン７２などの室内機１４の電装装置に電力を供給する。なお、室内機１４の冷媒回路１８には熱交換機７４を備え、室内に所望の空気を送り込む。

しかし、インバータ駆動時のスイッチングに伴い、高周波等の高周波成分が発生する。また、モータ２５の巻き線とステータ間、内外連絡配管２０と配線６６間などに浮遊容量Ｃｏが存在する（図７）。この浮遊容量Ｃｏ等による寄生インピーダンスが高周波成分に対してインピーダンスが低いため、高周波成分の伝搬経路となる。したがって、高周波成分が浮遊容量Ｃｏから冷媒配管２６ａ、２６ｂやケーシング２２などのアースを伝って電源６０端にコモンモードノイズとして現れる。このコモンモードノイズは雑音端子電圧として規制されており、製品の品質を守るために、このコモンモードノイズを低減させることが必要である。

特開平５−１９６２６０号公報 特開平６−８１９９６号公報 特開平１０−１０３７４６号公報

本発明の目的は、コモンモードノイズを低減させた空気調和機を提供することにある。

空気調和機は、室外機と室内機を備える。室外機と室内機は連絡配管で接続されている。本発明の空気調和機は、前記室外機に備えられ、インバータ回路によって駆動する圧縮機と、前記室外機に備えられる熱交換器と、一端が前記圧縮機に接続され、他端が前記熱交換器に接続された第１配管部と、前記圧縮機、第１配管部、および熱交換器が収納され、接地されるケーシングと、前記第１配管部に設けられた第１絶縁部材とを備える。第１配管部に第１絶縁部材を設けて、コモンモードノイズの経路を遮断する。

また、一端が前記圧縮機に接続され、他端が前記連絡配管に接続された第２配管部と、前記圧縮機、第２配管部、および熱交換器が収納され、接地されるケーシングと、前記第２配管部に設けられた第１絶縁部材とを備える。第２配管部にも第１絶縁部材を設け、コモンモードノイズの経路を遮断する。

前記熱交換器がケーシングに直接または間接的に接続され、該熱交換器がケーシングと同電位である。また、第２配管部と連絡配管の接続部がケーシングに直接または間接的に接続され、該接続部がケーシングと同電位である。熱交換器や接続部は、ケーシングに取り付けられる。

前記第１絶縁部材が、第１配管部または第２配管部における圧縮機への接続端に設けられる。圧縮機と第１配管部、および圧縮機と第２配管部との接続部に第１絶縁部材を設ける。

前記連絡配管に第２絶縁部材を設ける。連絡配管に第２絶縁部材を設けて、コモンモードノイズの経路を遮断する。

前記第２絶縁部材が、連絡配管における室外機側端部に設けられる。連絡配管において、室外機と連絡配管とが接続される箇所に第２絶縁部材を設ける。

従来、圧縮機のインバータ駆動によって生じるノイズが第１配管部や第２配管部からアースを介して電源端にコモンモードノイズとして生じたが、本発明は第１絶縁部によってコモンモードノイズを遮断できる。また、連絡配管からアースを介して電源端に生じるコモンモードノイズを第２絶縁部によって遮断できる。第１絶縁部と第２絶縁部によってコモンモードノイズを低減することができ、製品の品質を守ることができる。また、ノイズ対策部品やノイズフィルタの削減や小型化が可能となり、コストダウンにつながる。

本発明の空気調和機の構成を示すブロック図である。 第１絶縁部材の一例を示す図である。 シミュレーションにより、第１絶縁部材によるコモンモードノイズの低減を示すグラフである。 シミュレーションにより、第２絶縁部材によるコモンモードノイズの低減を示すグラフである。 シミュレーションにより、第１絶縁部材と第２絶縁部材によるコモンモードノイズの低減を示すグラフである。 空気調和機の電気回路および冷媒回路を示す図である。 空気調和機の浮遊容量を示す図である。

本発明の空気調和機について図面を用いて説明する。

図１に示す本発明の空気調和機１０は、室外機１２と室内機１４を備える。室外機１２と室内機１４にはそれぞれ冷媒が循環する冷媒回路１６，１８が備えられる。室外機１２と室内機１４との間で冷媒が循環するように、室外機１２と室内機１４は内外連絡配管２０によって接続される。内外連絡配管２０は金属で形成され、室外に露出する箇所は、風雨を避けるためのカバーが取り付けられる。

室外機１２は、ケーシング２２の中に冷媒回路１６が備えられている。ケーシング２２は、接地されている。冷媒回路１６は、圧縮機２４、冷媒配管（吐出管および吸入管を含む）２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、熱交換機２８、膨張弁３０などを含む。冷媒回路１６の各部品は金属で形成されている。圧縮機２４と熱交換器２８の間を接続する冷媒配管を符号２６ａで示し、圧縮機２４と内外連絡配管２０の間を接続する冷媒配管を符号２６ｂで示し、熱交換器２８と内外連絡配管２０との間を接続する冷媒配管を符号２６ｃで示す。冷媒配管２６ａ、２６ｂ、２６ｃや内外連絡配管２０は、１本の配管で構成される場合と複数の配管を連結して構成される場合がある。

ケーシング２２に直接またはフレームを介して閉鎖弁３２が取り付けられている。閉鎖弁３２はケーシング２２と同電位、すなわちアース電位になっている。この閉鎖弁３２で内外連絡配管２０と冷媒配管２６ｂ、２６ｃとが接続される。

従来技術の図６で示したように、圧縮機２４にはモータ２５が備えられており、モータ２５はインバータ回路５８によってインバータ駆動される。インバータ回路５８やその周辺の電気回路の構成は従来技術の図６で示した回路構成と同様であり、説明を省略する。

本発明は、冷媒配管２６ａ、２６ｂに第１絶縁部材３４を取り付ける。第１絶縁部材３４は、冷媒の流路を塞がずに、圧縮機２４の浮遊容量Ｃｏから冷媒配管２６ａ、２６ｂを通ってアースにノイズが伝わるのを防ぐものである。

第１絶縁部材３４が設けられる位置は、冷媒配管２６ａ、２６ｂと圧縮機２４との接続部分である。例えば、冷媒配管２６ａ、２６ｂと圧縮機２４の間に第１絶縁部材３４で構成した絶縁配管を介するようにする（図２）。絶縁材料としてガラス、セラミック、樹脂などが挙げられる。冷媒配管２６ａ、２６ｂにおける圧縮機２４への接続端に第１絶縁部材３４を設け、できるだけノイズが冷媒配管２６ａ、２６ｂを伝わらないようにする。

図３に、冷媒配管２６ａ、２６ｂと圧縮機２４との接続部分に第１絶縁部材３４を設けた場合と設けない場合のコモンモードノイズの違いをシミュレーションで評価した結果を示す。第１絶縁部材３４として、シミュレーション上のコモンモードノイズ伝搬経路上に微小な静電容量を設けている。本発明は、２ＭＨｚ付近までコモンモードノイズが低下するのが分かる。

なお、冷媒配管２６ａの代わりに冷媒配管２６ｃに第１絶縁部材２４を設けると、熱交換器２８がケーシング２２に直接または間接的につながって同電位になっており、ノイズがケーシング２２を介して電源端に現れることとなる。

また、内外連絡配管２０に第２絶縁部材４０を設ける。第２絶縁部材４０は第１絶縁部材３４と同様に、冷媒の流路を塞がずに、コモンモードノイズが内外連絡配管２０を通ってアースにノイズが伝わるのを防ぐものである。

第２絶縁部材４０が設けられる位置は、室外機１２への接続端、すなわち内外連絡配管２０と閉鎖弁３２との接続部分である。第２絶縁部材４０としては第１絶縁部材３４と同様の構成であっても良い。配線６６と内外連絡配管２０との浮遊容量Ｃｏで内外連絡配管２０にコモンモードノイズの高周波成分が流れる。第２絶縁部材４０は、内外連絡配管２０を伝わるコモンモードノイズがアースに流れないようにする。

図４に、内外連絡配管２０と閉鎖弁３４との接続部分に第２絶縁部材４０を設けた場合と設けない場合のコモンモードノイズの違いをシミュレーションで評価した結果を示す。第２絶縁部材４０としてシミュレーション上のコモンモードノイズ伝搬経路上に微小な静電容量を設けている。本発明は、２〜１０ＭＨｚの帯域でコモンモードノイズが低下している。

上記のように、第１絶縁部材３４で圧縮機２４を介する周波数帯域のコモンモードノイズ、第２絶縁部材４０で内外連絡配管２０を介する周波数帯域のコモンモードノイズが低減される。ここで、第１絶縁部材３４と第２絶縁部材４０の両方を設けた場合と設けない場合のコモンモードノイズの違いを図５に示す。約１０ＭＨｚの帯域までコモンモードノイズが低下している。すなわち、第１絶縁部材３４と第２絶縁部材４０によって圧縮機２４と内外連絡配管２０を介する広帯域のノイズを低減させることができる。

以上のように、本発明は第１絶縁部材３４や第２絶縁部材４０を設けることによって、コモンモードノイズを低減することができる。コモンモードノイズの低減によって、現行のノイズ対策部品やノイズフィルタなどの削減や小型化が可能となり、それによってコストダウンが可能になる。

以上、本発明について実施形態を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されることはない。例えば、閉鎖弁３２が内外連絡配管２０と冷媒配管２６ｂ、２６ｃとの接続部になっていたが、直接内外連絡配管２０と冷媒配管２６ｂ、２６ｃとが直接接続される構成であっても良い。接続部分がケーシング２２に直接またはフレームを介して接続される。内外連絡配管２０と冷媒配管２６ｂ、２６ｃとの接続部分に第２絶縁部材４０を設ける。コモンモードノイズが内外連絡配管２０からアースに伝わらないようにする。

また、図１では２つの絶縁部材３４，４０を使用したが、いずれかの絶縁部材３４，４０のみを使用してもよい。

その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。

１０：空気調和機
１２：室外機
１４：室内機
１６，１８：冷媒回路
２０：内外連絡配管
２２：ケーシング
２４：圧縮機
２５：モータ
２６ａ：冷媒配管（第１配管部）
２６ｂ：冷媒配管（第２配管部）
２６ｃ：冷媒配管
２８：熱交換器
３０：膨張弁
３２：閉鎖弁（接続部）
３４：第１絶縁部材
４０：第２絶縁部材

Claims (8)

1. 室外機と室内機を連絡配管で接続した空気調和機において、
   前記室外機に備えられ、インバータ回路によって駆動する圧縮機と、
   前記室外機に備えられる熱交換器と、
   一端が前記圧縮機に接続され、他端が前記熱交換器に接続された第１配管部と、
   前記圧縮機、第１配管部、および熱交換器が収納され、接地されるケーシングと、
   前記第１配管部に設けられた第１絶縁部材と、
   を備えた空気調和機。
2. 室外機と室内機を連絡配管で接続した空気調和機において、
   前記室外機に備えられ、インバータ回路によって駆動する圧縮機と、
   前記室外機に備えられる熱交換器と、
   一端が前記圧縮機に接続され、他端が前記連絡配管に接続された第２配管部と、
   前記圧縮機、第２配管部、および熱交換器が収納され、接地されるケーシングと、
   前記第２配管部に設けられた第１絶縁部材と、
   を備えた空気調和機。
3. 室外機と室内機を連絡配管で接続した空気調和機において、
   前記室外機に備えられ、インバータ回路によって駆動する圧縮機と、
   前記室外機に備えられる熱交換器と、
   一端が前記圧縮機に接続され、他端が前記熱交換器に接続された第１配管部と、
   一端が前記圧縮機に接続され、他端が前記連絡配管に接続された第２配管部と、
   前記圧縮機、第１配管部、第２配管部、および熱交換器が収納され、接地されるケーシングと、
   前記第１配管部および第２配管部に設けられた第１絶縁部材と、
   を備えた空気調和機。
4. 前記熱交換器がケーシングに直接または間接的に接続され、該熱交換器がケーシングと同電位である請求項１または３の空気調和機。
5. 前記第２配管部と連絡配管の接続部がケーシングに直接または間接的に接続され、該接続部がケーシングと同電位である請求項２または３の空気調和機。
6. 前記第１絶縁部材が、圧縮機への接続端に設けられた請求項１から５のいずれかの空気調和機。
7. 前記連絡配管に第２絶縁部材を設けた請求項１から６のいずれかの空気調和機。
8. 前記第２絶縁部材が、連絡配管における室外機側端部に設けられた請求項７の空気調和機。

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