JP2014054096A

JP2014054096A - 空気調和機のインバータ装置

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Publication number: JP2014054096A
Application number: JP2012197419A
Authority: JP
Inventors: Tatsuhiro Yokoki; 達弘横木; Yuji Kato; 裕二加藤; Katsumi Furuyui; 勝美古結
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Consumer Electronics Holdings Corp; Toshiba Home Appliances Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Lifestyle Products and Services Corp
Priority date: 2012-09-07
Filing date: 2012-09-07
Publication date: 2014-03-20
Also published as: CN104620485A; WO2014038402A1; KR20150038118A; KR101726099B1; CN104620485B

Abstract

【課題】昇圧回路を構成する部品の軽量化を図る。
【解決手段】空気調和機のインバータ装置は、基板と、複数の昇圧回路と、制御手段と、を備える。基板は、下面側に冷却風が流れるように取り付けられている。昇圧回路は、それぞれ基板の下面側に搭載されている。制御手段は、負荷の大きさに応じて、駆動する昇圧回路の数を切り替える。
【選択図】図９

Description

本発明の実施形態は、空気調和機のインバータ装置に関する。

従来、空気調和機に備えられるインバータ装置においては、通常２つの昇圧回路を備えた構成が考えられている。ところで、空気調和機にインバータ装置を搭載する場合、コンプレッサ或いは室外送風機との位置関係、室外機本体内のスペースの大きさなどの設計上の制約から、インバータ装置は、室外機本体内において比較的スペースを確保しやすい部位、即ち、室外送風機の斜め上方の部分であってコンプレッサの上方部分に設置される。そして、インバータ装置内部に収納される電気部品は、主に基板の下面にぶら下がった状態で装着される。この場合、昇圧回路を構成する電気部品のうち発熱性の高い部品は、インバータ装置内部の基板のうち、室外送風機からの冷却風が流れる下面側に搭載され、また、基板の下面側にはヒートシンクが配置される。しかしながら、昇圧回路を構成する電気部品には、リアクタ（インダクタ）などの重量が大きい部品が含まれている。従って、このような重い部品を基板の下面側にぶら下げた状態で搭載する構成とした場合では、例えばコンプレッサの駆動に伴う振動などにより当該部品が脱落するなどの不具合が発生する。このため、従来では、このリアクタを、電気部品箱内の基板に装着せず、別個に仕切り板の壁などに固定していた。そのため、電気部品箱とは別個の取り付けスペースが必要であり、また、取り付け用の部品が必要であった。

特開２０１１−２０５８０８号公報特開２００４−１２５２６０号公報

本実施形態は、昇圧回路を構成する部品の軽量化を図った空気調和機のインバータ装置を提供する。

本実施形態の空気調和機のインバータ装置は、基板と、複数の昇圧回路と、制御手段と、を備える。基板は、下面側に冷却風が流れるように取り付けられている。昇圧回路は、それぞれ基板の下面側に搭載されている。制御手段は、負荷の大きさに応じて、駆動する昇圧回路の数を切り替える。

第１実施形態に係る空気調和機の室外機の構成を示す分解斜視図室外機の内部構成を示す正面図室外機の内部構成を示す平面図インバータ装置の外観を示す平面図インバータ装置の外観を示す側面図インバータ装置の内部構成を示す分解斜視図インバータ基板を下方から見た状態を示す斜視図図４のＤ−Ｄ線に沿うインバータ装置の縦断側面図インバータ装置の電気的構成を示す図第２実施形態に係る図９相当図

以下、空気調和機のインバータ装置の複数の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各実施形態で実質的に同一の要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
図１に示すように、空気調和機の室外機１０は、矩形箱状の金属製の室外機本体１１を有している。この室外機本体１１の前面を構成する前キャビネット１２には、ファンガードが嵌め込まれた吹出し口１２１が設けられている。また、室外機本体１１の右側面を構成する右サイドキャビネット１３には、側面カバーであるパックドバルブカバー１４が着脱可能に取り付けられている。また、室外機本体１１の上面は天板１５により構成され、室外機本体１１の左側面は、左サイドキャビネット１６により構成されている。また、室外機本体１１の背面は、図示しない後キャビネットにより構成されるか、開口状態となっている。左サイドキャビネット１６は、上下方向に所定間隔を存して桟部を有しており、これら桟部相互間が開口している。後キャビネットは、縦方向と横方向に所定の間隔を存した桟部により構成されており、これら桟部相互間が開口している。なお、後キャビネットを省略して開口部のままとしてもよい。

次に、室外機１０の内部構成について、さらに図２も参照しながら説明する。図２にも示すように、室外機本体１１の内部は、室外機本体１１の底面を構成する底板１７の上方空間が仕切り板２１によって２つの空間に区分された構成である。仕切り板２１は、その前端部が前キャビネット１２の吹出し口の側部の裏面に当接し、後端部が後キャビネットと右サイドキャビネット１３とが交差する隅部に当接している。仕切り板２１は、前キャビネット１２から背面へ向かって左右のサイドキャビネット１３，１６に並行に延出され、さらに後キャビネットの近傍部位から右サイドキャビネット１３と後キャビネットとが交差する隅部に向って斜めに折り曲げられている。

この仕切り板２１の左サイドキャビネット１６側に形成される空間室が熱交換室１１Ａであり、右サイドキャビネット１３側に形成される空間室が機械室１１Ｂである。仕切り板２１の取り付け位置と形態から、熱交換室１１Ａは、室外機本体１１内部の略３／４程度の容積を有し、機械室１１Ｂは、残りの略１／４程度の容積を有する。
熱交換室１１Ａには室外熱交換器２２が配置される。この室外熱交換器２２は、室外機本体１１の底板１７上に載置され、左サイドキャビネット１６及び後キャビネットに近接して、これら左サイドキャビネット１６及び後キャビネットに沿うようにして平面視で略Ｌ字状に形成されている。この室外熱交換器２２は、その一側端が前キャビネット１２と左サイドキャビネット１６とが交差する隅部に延び、他側端が右サイドキャビネット１３と後キャビネットとが交差する隅部に延びる。

さらに、熱交換室１１Ａには送風機支持部材２３が設けられていて、この送風機支持部材２３に室外送風機２４が支持されている。即ち、室外送風機２４は、室外機本体１１内において、室外熱交換器２２と仕切り板２１と前キャビネット１２とで囲まれた空間内に位置している。この室外送風機２４は、室外機本体１１の背面側から空気を吸い込んで前面側へ吹き出すプロペラファンにより構成されている。なお、送風機支持部材２３の上端部には、前キャビネット１２に当接する図示しない補強部材が固定具を介して取り付けられている。この補強部材は、前キャビネット１２に吹出し口を打ち抜き加工により形成する際に得られた打ち抜き片を利用して形成したものである。

この室外送風機２４の送風作用により、図３に矢印Ａ，Ｂで示すように、開口構造の左サイドキャビネット１６側及び後キャビネット側が外気の吸い込み側となり、室外送風機２４の軸方向前面側に対向する吹出し口を有する前キャビネット１２側が熱交換後の空気の吹き出し側となる。この場合、仕切り板２１が後キャビネットの近傍部位から右サイドキャビネット１３と後キャビネットとが交差する隅部に向って斜めに折り曲げられていることから、室外送風機２４の送風作用による冷却風の一部は、当該仕切り板２１に沿って案内されるように流れてインバータ装置１００のうち熱交換器室１１Ａ内に突出する部分に導かれるようになっている。なお、図３では、インバータ装置１００に導かれる冷却風を矢印Ｂにより示している。

一方、機械室１１Ｂには、コンプレッサ２５と気液分離器２６が配置されているとともに、これらコンプレッサ２５と気液分離器２６に接続される四方切換え弁などを備えた配管類２７が収容されている。この配管類２７は、図示しない室内機から延出する冷媒管が接続されるパックドバルブ（配管接続用開閉弁）を備えている。図示はしないが、このパックドバルブは、右サイドキャビネット１３の下部から露出して、上記したパックドバルブカバー１４によって覆われるようになっている。これらコンプレッサ２５、気液分離器２６、四方切換え弁などは、熱交換室１１Ａ内の室外熱交換器２２や室内機に収容されている室内熱交換器などと冷媒管を介して接続されており、これにより、冷凍サイクルを構成している。

機械室１１Ｂ内に配置されるコンプレッサ２５、気液分離器２６、四方切換え弁、配管類２７などを含む機械室冷凍サイクル部品は、その全体の高さ方向の寸法が、底板１７から天板１５までの高さ方向の寸法よりも小さくなっており、従って、室外機本体１１内において、室外送風機２４の斜め上方の部分であって機械室冷凍サイクル部品の上方部分にはスペース的な余裕が生じる。そして、このスペース部分にインバータ装置１００が取り付けられる。即ち、仕切り板２１は、その上端が切り欠かれており、この切欠部分にインバータ装置１００が嵌め込まれ、仕切り板２１と天板１５との間に介在した状態で固定される。このとき、インバータ装置１００は、室外機本体１１内において、コンプレッサ２５を含む機械室冷凍サイクル部品の上方に、当該機械室冷凍サイクル部品とは間隔を有して配置される。このインバータ装置１００は、全体として薄い箱状をなしており、その略３／４程度が機械室１１Ｂ内に位置し、残りの略１／４程度が熱交換室１１Ａ内に突出している。

次に、このインバータ装置１００の構成について、さらに詳細に説明する。図４及び図５に示すように、インバータ装置１００の外郭を構成する筺体３１は、全体として矩形状をなす。そして、図６にも示すように、この筺体３１は、ベース部３２とカバー部３３とから構成されている。ベース部３２は、金属製であり、上面が開口する矩形箱状をなしている。また、ベース部３２の側面部には、多数の通気孔３２１及び通気孔３２２が設けられている。ベース部３２の側面部のうち通気孔３２１が設けられた部分には、当該通気孔３２１を塞がない程度に隙間を有した状態で防水板３４が着脱可能に取り付けられる。この防水板３４は、通気孔３２１からインバータ装置１００内への水などの浸入を防ぐための部材である。

このベース部３２の上面開口部は、同じく金属製の矩形板状のカバー部３３によって塞がれ、これにより、矩形箱状の筺体３１が形成される。ベース部３２とカバー部３３との間には、樹脂製の基板ベース３５が配置されており、この基板ベース３５に、インバータ基板３６が取り付けられている。なお、カバー部３３は、上面側からベース部３２内部への水などの浸入を防ぐために、その周縁部に、基板ベース３５の外周面を覆うように下方に折り曲げられた折曲部を有している。また、ベース部３２の底面、つまり、インバータ装置１００の底面を構成する部分には、インバータ装置１００の内部に連通した開口部３７が設けられている。この開口部３７は、インバータ装置１００の長手方向に直交する方向に延びる略矩形状をなしている。

インバータ基板３６の上面側あるいは下面側には、室外機１０の動作全般を制御するＣＰＵ、制御プログラムや運転履歴などを記憶したメモリなどの種々の電気部品が搭載されている。この場合、インバータ装置１００は、インバータ基板３６をカバー部３３寄りに配置した構成であり、従って、インバータ装置１００の筺体３１内においてインバータ基板３６の下面側には上面側よりも比較的大きなスペースが確保されている。よって、インバータ装置１００の外部から入り込む冷却風は、インバータ基板３６の下面側に流れ込みやすい。

そして、そのインバータ基板３６の下面側には、ノイズフィルタ５１、全波整流回路であるダイオードブリッジ５２、複数の昇圧回路５３、電解コンデンサ５４、負荷を駆動するインバータ回路５５などが搭載されている。この場合、昇圧回路５３としては、３つの昇圧回路５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃが搭載されている。図７にも示すように、これらの電気部品のうち、比較的寸法が大きく重量も大きい電解コンデンサ５４は、インバータ基板３６の下面の長手方向の略中央部において吊り下げられた状態で搭載されている。また、他の電気部品も、インバータ基板３６の下面にぶら下がった状態で搭載されている。

昇圧回路５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃは、それぞれ、インダクタ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ、ダイオード６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ、スイッチング素子６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃを備える。図７にも示すように、これらの電気部品のうち、比較的寸法が大きく重量も大きいインダクタ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃは、インバータ基板３６の下面の長手方向の一端側において吊り下げられた状態で搭載されている。また、他の電気部品も、インバータ基板３６の下面にぶら下がった状態で搭載されている。この場合、インダクタ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃは、インバータ基板３６とは別に設けられた専用の基板に搭載されているのではなく、他の電気部品とともに何れも１つのインバータ基板３６に搭載されている。スイッチング素子６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃは、この場合、昇圧回路用のＭＯＳＦＥＴまたはＩＧＢＴで構成されている。

また、インバータ基板３６の下面において、長手方向の中央部よりもインダクタ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ側にずれた位置には、駆動に伴い発熱する電気部品を冷却するためのヒートシンク７１が、ダイオードブリッジ５２やインバータ回路５５などの電気部品を覆うようにして取り付けられている。このヒートシンク７１は、放熱部に相当するものであり、例えば放熱フィンなどで構成されている。図５及び図８に示すように、このヒートシンク７１は、上記した開口部３７からインバータ装置１００の外部に露出する。この場合、ヒートシンク７１は、インバータ装置１００が室外機１０の室外機本体１１の内部に取り付けられた状態で、室外送風機２４が存在する下方側に露出する。

また、インバータ基板３６の下面側は、ヒートシンク７１が取り付けられることにより、図７及び図８に示すように、高温部７２と低温部７３とに仕切られている。そして、インダクタ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃは高温部７２に搭載され、電解コンデンサ５４は低温部７３に搭載されており、両者の間にヒートシンク７１が介在した状態となっている。よって、駆動に伴いインダクタ６１が発熱したとしても、その熱がヒートシンク７１により吸収されて高温部７２から低温部７３に流れにくくなっている。また、ヒートシンク７１は、フィン状に形成されており多数の窪み部を有していることから、少ないスペースで大きな放熱面積を確保することができ、高温部７２から低温部７３に熱が流れ込むことを効果的に防止することができる。

さらに、図３に矢印Ｂで示すように、室外送風機２４の送風作用により発生した冷却風の一部は、仕切り板２１に沿って流れる。これにより、室外機本体１１の内部に取り付けられたインバータ装置１００のうち特に熱交換器室１１Ａ内に突出する高温部７２側に冷却風が供給されやすくなっている。よって、インダクタ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃの駆動に伴い高温になった高温部７２を冷却風により効率良く冷却することができる。

また、インバータ装置１００の高温部７２側には、多数の通気孔３２１が設けられているから、それら通気孔３２１を介してインバータ装置１００の内部の空気と外部の空気とを入れ換えることができ、これにより、高温部７２内の熱を外部に放出することができる。なお、インバータ装置１００の低温部７３側にも多数の通気孔３２２が設けられているから、それら通気孔３２２を介してインバータ装置１００の内部の空気と外部の空気とを入れ換えることができ、これにより、低温部７３内の熱も外部に放出することができる。
なお、図示はしないが、インバータ基板３６には、上記したような種々の電気部品が搭載されるほか、機械室１１Ｂ内のコンプレッサ２５、配管類２７を構成する四方切換え弁、熱交換室１１Ａ内の室外送風機２４などの各種のデバイスから延びる配線が接続される。また、インバータ装置１００は、室外機本体１１内において、インバータ基板３６の下面側が室外送風機２４が存在する下方側に向かった状態となる。

次に、このインバータ装置１００の回路構成について、さらに図９を参照しながら説明する。図９に示すように、ダイオードブリッジ５２の入力側には、ノイズフィルタ５１を介して交流電源８０が接続される。また、ダイオードブリッジ５２の出力側には、複数の昇圧回路５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃが接続されている。
ダイオードブリッジ５２の正側出力端子は、昇圧回路５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃを構成するインダクタ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ及びダイオード６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃを介して電解コンデンサ５４の一方の端子に接続されている。一方、ダイオードブリッジ５２の負側出力端子は、電解コンデンサ５４の他方の端子に接続されている。同じく昇圧回路５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃを構成するスイッチング素子６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃは、インダクタ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ及びダイオード６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃの相互接続点とダイオードブリッジ５２の負側出力端子との間に設けられている。

電解コンデンサ５４の両端子には、直流電源線Ｌ３，Ｌ４が接続されている。そして、これら直流電源線Ｌ３，Ｌ４の間には、出力電圧検出回路９１が設けられている。この出力電圧検出回路９１は、直列に接続された抵抗９２及び抵抗９３で構成されており、分圧点の電圧値を力率改善制御ユニット３００に出力する。力率改善制御ユニット３００は、入力される電圧値に基づいて、インバータ回路５５に出力される出力電圧を監視する。そして、力率改善制御ユニット３００は、その出力電圧がメイン制御ユニット４００により設定された目標電圧値となるように昇圧回路５３の駆動をフィードバック制御する。

また、この場合、抵抗９３は、可変抵抗器９４を備える。メイン制御ユニット４００は、この可変抵抗器９４の抵抗値を変更することで、電解コンデンサ５４の電圧の大きさ、換言すれば、インバータ回路５５に出力する出力電圧の大きさ（出力電圧の目標値）を変更する。この場合、メイン制御ユニット４００は、可変抵抗器９４の抵抗値を「軽レベル」、「中レベル」、「重レベル」の３段階に変更可能となっている。これにより、電解コンデンサ５４の電圧の大きさ、即ち、インバータ回路５５への出力電圧の大きさも「軽レベル」、「中レベル」、「重レベル」の３段階に変更可能となっている。

インバータ回路５５は、そのスイッチング動作により、入力される直流電圧ＶＤＣを高周波電圧に変換して負荷１２０に出力する。この場合、負荷１２０としては、空気調和機の冷凍サイクルを構成するコンプレッサ２５が接続されている。なお、インバータ回路５５を構成する図示しないスイッチング素子のオン／オフ動作は、図示しないゲート制御回路により制御される。

力率改善制御ユニット３００は、各昇圧回路５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃのスイッチング素子６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃにそれぞれ駆動信号を出力する。この場合、力率改善制御ユニット３００は、インダクタ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃあるいはダイオード６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃを流れる電流が零になった後にスイッチング素子６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃをオンする。即ち、力率改善制御ユニット３００は、いわゆる臨界モードにより各昇圧回路５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃを駆動する。

力率改善制御ユニット３００は、各昇圧回路５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃを駆動することにより、メイン制御ユニット４００により設定された直流電圧ＶＤＣを直流電源線Ｌ３，Ｌ４間に印加する。即ち、力率改善制御ユニット３００は、メイン制御ユニット４００により設定された出力電圧をインバータ回路５５に出力する。このとき、力率改善制御ユニット３００は、コンプレッサ２５に要求される出力電圧の大きさに応じて、駆動する昇圧回路５３の数を切り替える。

即ち、力率改善制御ユニット３００は、コンプレッサ２５に要求される出力電圧の大きさが「軽レベル」である場合には、１つの昇圧回路５３Ａを駆動し、他の２つの昇圧回路５３Ｂ，５３Ｃは駆動しないように設定されている。ここでは、この駆動形態をシングル駆動方式と称する。そして、昇圧回路５３がシングル駆動方式で駆動される場合、メイン制御ユニット４００は、可変抵抗器９４の抵抗値を「軽レベル」に変更する。これにより、インバータ回路５５への出力電圧の大きさも「軽レベル」に変更される。力率改善制御ユニット３００は、インバータ回路５５への出力電圧が変更後の電圧値となるように昇圧回路５３Ａをフィードバック制御する。

また、力率改善制御ユニット３００は、コンプレッサ２５に要求される出力電圧の大きさが「中レベル」である場合には、２つの昇圧回路５３Ａ，５３Ｂを駆動し、他の１つの昇圧回路５３Ｃは駆動しないように設定されている。ここでは、この駆動形態を第１インターリーブ駆動方式と称する。そして、昇圧回路５３が第１インターリーブ駆動方式で駆動される場合、メイン制御ユニット４００は、可変抵抗器９４の抵抗値を「中レベル」に変更する。これにより、インバータ回路５５への出力電圧の大きさも「中レベル」に変更される。力率改善制御ユニット３００は、インバータ回路５５への出力電圧が変更後の電圧値となるように昇圧回路５３Ａ，５３Ｂをフィードバック制御する。

また、力率改善制御ユニット３００は、コンプレッサ２５に要求される出力電圧の大きさが「重レベル」である場合には、３つの昇圧回路５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ、つまり、全ての昇圧回路５３を駆動するように設定されている。ここでは、この駆動形態を第２インターリーブ駆動方式と称する。そして、昇圧回路５３が第２インターリーブ駆動方式で駆動される場合、メイン制御ユニット４００は、可変抵抗器９４の抵抗値を「重レベル」に変更する。これにより、インバータ回路５５への出力電圧の大きさも「重レベル」に変更される。力率改善制御ユニット３００は、インバータ回路５５への出力電圧が変更後の電圧値となるように昇圧回路５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃをフィードバック制御する。

コンプレッサ２５に要求される出力電圧の大きさは、メイン制御ユニット４００が備える負荷判定制御ユニット５００により判定される。この負荷判定制御ユニット５００による判定結果は力率改善制御ユニット３００に与えられ、力率改善制御ユニット３００は、この負荷判定制御ユニット５００から得られた判定結果に応じて、上記したようにして昇圧回路５３の駆動形態、換言すれば、駆動する昇圧回路５３の数を切り替える。

ここで、この負荷判定制御ユニット５００による判定処理の例について説明する。この場合、この負荷判定制御ユニット５００は、交流電源８０から入力される入力電流、交流電源８０から供給される電力量、コンプレッサ２５を駆動するインバータ回路５５に出力する出力電圧、コンプレッサ２５のモータ電流、コンプレッサ２５の運転周波数のうち少なくとも何れか１つの大きさに応じて、コンプレッサ２５に要求される出力電圧の大きさを、「軽レベル」、「中レベル」、「重レベル」の３段階で判定するように設定されている。

交流電源８０から入力される入力電流は、入力電流検出部６００により検出される。この入力電流検出部６００は、電流検出器６０１を介して入力電流を検出し、その検出値を負荷判定制御ユニット５００に与える。交流電源８０から供給される電力量は、入力電流検出部６００により検出される交流電源８０からの入力電流値、及び、入力電圧検出部７００により検出される交流電源８０からの入力電圧に基づいて算出される。入力電圧検出部７００は、交流電源線Ｌ１，Ｌ２間の交流入力電圧を検出し、その検出値を負荷判定制御ユニット５００に与える。負荷判定制御ユニット５００は、入力電流検出部６００から与えられた入力電流値と入力電圧検出部７００から与えられた入力電圧値とに基づいて、交流電源８０から供給される電力量を算出する。

コンプレッサ２５のモータ電流は、モータ電流検出部８００により検出される。このモータ電流検出部８００は、負荷１２０、この場合コンプレッサ２５のモータ電流を検出し、その検出値を負荷判定制御ユニット５００に与える。コンプレッサ２５の運転周波数は、周波数検出部９００により検出される。この周波数検出部９００は、負荷１２０、この場合コンプレッサ２５の運転周波数を検出し、その検出値を負荷判定制御ユニット５００に与える。負荷判定制御ユニット５００は、上記のようにして各検出部から与えられた検出値のうち少なくとも何れか１つに基づいて、コンプレッサ２５に要求される出力電圧の大きさを判定する。

また、力率改善制御ユニット３００は、スイッチング素子６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃの温度に応じて、駆動する昇圧回路５３の数を切り替えるようにも設定されている。この場合、スイッチング素子６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃの温度は、例えばサーミスタなどで構成される温度検知センサ６３１により検知される。温度検知センサ６３１は、温度検知手段に相当するものであり、各スイッチング素子６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃの温度を検出し、その検出値を力率改善制御ユニット３００に与える。力率改善制御ユニット３００は、温度検知センサ６３１から与えられた検知温度に応じて、駆動する昇圧回路５３の数を切り替える。

この場合、例えば、昇圧回路５３をシングル駆動方式により駆動している場合にスイッチング素子６３Ａの温度が基準値よりも高くなった場合には、第１インターリーブ駆動方式あるいは第２インターリーブ駆動方式に切り替えて他のスイッチング素子６３Ｂ，６３Ｃも駆動することにより、スイッチング素子６３Ａの負担を軽減、換言すれば、スイッチング素子６３Ａの負荷を他のスイッチング素子６３Ｂ，６３Ｃに分散する。これにより、スイッチング素子６３Ａの駆動負荷を抑えて温度を下げることができる。

また、例えば、昇圧回路５３を第１インターリーブ駆動方式により駆動している場合にスイッチング素子６３Ａ，６３Ｂの温度が基準値よりも高くなった場合には、第２インターリーブ駆動方式に切り替えて駆動する昇圧回路５３の数を増やすことに代えて、あるいは、駆動する昇圧回路５３の数を増やすとともに、メイン制御ユニット４００により設定された出力電圧をさらに低い値に補正するように構成してもよい。これにより、各スイッチング素子６３の導通時間を短くして負荷を軽減することができる。

なお、力率改善制御ユニット３００、メイン制御ユニット４００、負荷判定制御ユニット５００は、本実施形態の制御手段を構成するものであり、これら各制御ユニットを１つの制御ユニットで構成してもよい。また、本実施形態の制御手段は、ハードウェアにより構成してもよいし、ソフトウェアにより構成してもよいし、これらの組み合わせにより構成してもよい。

以上に説明したように本実施形態によれば、空気調和機のインバータ装置１００は、負荷であるコンプレッサ２５に要求される出力電圧の大きさに応じて、駆動する昇圧回路５３の数を切り替える。これにより、駆動する昇圧回路５３の数を適宜調整することで、要求される出力電圧を適切に出力することができる。
この場合、昇圧回路５３を３つ搭載しているから、昇圧回路が１つあるいは２つである従来構成に比べ、各昇圧回路５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃを構成するインダクタ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃの小型化及び軽量化を図ることができる。よって、空気調和機の室外機１０の筺体内においてインバータ装置１００を上下逆にして搭載する場合、つまり、昇圧回路５３を構成するインダクタ６１がインバータ基板３６の下面側にぶら下がった状態で搭載される場合であっても、これらインダクタ６１そのものが軽量化されているから脱落を防止することができる。

また、各インダクタ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃが小型化されているから、インダクタ用の専用の基板ではなく、他の電子部品と共通のインバータ基板３６に搭載することができる。また、インダクタ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃが小型化されており、専用の基板を用いる必要もないことから、インバータ装置１００全体としての小型化及び軽量化も図ることができる。
また、各昇圧回路５３にかかる負荷を軽減、分散することができ、各昇圧回路５３の構成部品の温度上昇を抑えることができるから、インバータ装置１００の信頼性を向上することができる。また、駆動する昇圧回路５３の数を適宜調整することにより、各昇圧回路５３で発生する回路損失を低減することができ、効率的なインバータ運転が可能となり、ひいては、低消費電力で空気調和運転を行うことができる。

また、インバータ装置１００は、駆動する昇圧回路５３の数を切り替える場合には、可変抵抗器９４により出力電圧の大きさを変更する。これにより、駆動する昇圧回路５３の数に応じて出力電圧の目標値も適宜調整することができ、要求される出力電圧の安定した出力を維持することができる。
また、インバータ装置１００は、交流電源８０から入力される入力電流、交流電源８０から供給される電力量、コンプレッサ２５を駆動するインバータ回路５５に出力する出力電圧、コンプレッサ２５のモータ電流、コンプレッサ２５の運転周波数のうち少なくとも何れか１つの大きさに応じて、駆動する昇圧回路５３の数を切り替える。これにより、空気調和機の運転に伴う種々の検出値に基づいて、駆動する昇圧回路５３の数をきめ細かく調整することができ、より効率的なインバータ運転が可能となる。

また、インバータ装置１００は、各昇圧回路５３を構成するスイッチング素子６３の温度に応じて、駆動する昇圧回路５３の数を切り替える。これにより、スイッチング素子６３が熱により破壊してしまうことを防止することができ、ひいては、インバータ装置１００の信頼性を向上することができる。
また、インバータ装置１００は、インバータ基板３６においてインダクタ６１が搭載される部分とインバータ基板３６において電解コンデンサ５４が搭載される部分とがヒートシンク７１によって仕切られている。これにより、インダクタ６１の熱が電解コンデンサ５４に伝わりにくくなり、電解コンデンサ５４の温度上昇を抑えることができる。電解コンデンサ５４の温度上昇は、インバータ装置１００の寿命に大きく影響する。よって、電解コンデンサ５４の温度上昇を抑えることで、インバータ装置１００の寿命を維持することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。図１０に示すように、インバータ装置２００は、３つの昇圧回路５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃに対応して、３つの力率改善制御ユニット３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃを備える。そして、各力率改善制御ユニット３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃは、メイン制御ユニット４００からの駆動指令に基づいて、それぞれ、対応する昇圧回路５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃの駆動を個別に制御する。なお、これら力率改善制御ユニット３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃには、出力電圧検出回路９１の分圧点の電圧値がそれぞれ入力される。また、これら力率改善制御ユニット３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃには、温度検知センサ６３１の温度検出値がそれぞれ入力される。
この実施形態によれば、コンプレッサ２５に要求される出力電圧の大きさに応じて、昇圧回路５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃを個別に駆動することができ、駆動する昇圧回路５３の数を精度良く切り替えることができる。

以上に説明した複数の実施形態に係る空気調和機のインバータ装置は、基板と、複数の昇圧回路と、制御手段と、を備える。基板は、下面側に冷却風が流れるように取り付けられている。昇圧回路は、それぞれ基板の下面側に搭載されている。制御手段は、負荷の大きさに応じて、駆動する昇圧回路の数を切り替える。この構成によれば、駆動する昇圧回路の数を適宜調整することで要求される出力電圧を適切に出力するという機能を維持しつつ、昇圧回路を構成する部品の軽量化及び小型化を図ることができる。

なお、昇圧回路は、好ましくは３つ以上を備えることにより、構成部品の一層の軽量化及び小型化を図ることができる。
上述の複数の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。本実施形態及びその変形は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

図面中、２５はコンプレッサ（負荷）、３６はインバータ基板（基板）、５３（５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ）は昇圧回路、５４は電解コンデンサ、５５はインバータ回路、６１（６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ）はインダクタ、６３１は温度検知センサ（温度検知手段）、７１はヒートシンク（放熱部）、９１は出力電圧検出回路、９４は可変抵抗器、１００，２００はインバータ装置、１２０は負荷、３００は力率改善制御ユニット（制御手段）、３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃは力率改善制御ユニット（制御手段）、４００はメイン制御ユニット（制御手段）、５００は負荷判定制御ユニット（制御手段）を示す。

Claims

下面側に冷却風が流れるように取り付けられた基板と、
前記基板の下面側に搭載された複数の昇圧回路と、
負荷の大きさに応じて、駆動する前記昇圧回路の数を切り替える制御手段と、
を備える空気調和機のインバータ装置。
前記負荷を駆動するインバータ回路と、
前記インバータ回路に出力する出力電圧を検出する出力電圧検出回路と、
前記出力電圧検出回路に設けられ、前記インバータ回路に出力する出力電圧の大きさを変更する可変抵抗器と、
を備え、
前記制御手段は、駆動する前記昇圧回路の数を切り替える場合には、前記可変抵抗器により出力電圧の大きさを変更する請求項１に記載の空気調和機のインバータ装置。
前記制御手段は、複数の前記昇圧回路に対応して複数設けられ、
各制御手段は、それぞれ、対応する前記昇圧回路の駆動を制御する請求項１または２に記載の空気調和機のインバータ装置。
前記負荷としてコンプレッサが備えられ、
前記制御手段は、交流電源から入力される入力電流、交流電源から供給される電力量、前記コンプレッサを駆動するインバータ回路に出力する出力電圧、前記コンプレッサのモータ電流、前記コンプレッサの運転周波数、のうち少なくとも何れか１つの大きさに応じて、駆動する前記昇圧回路の数を切り替える請求項１から３の何れか１項に記載の空気調和機のインバータ装置。
前記昇圧回路を構成するスイッチング素子の温度を検知する温度検知手段を備え、
前記制御手段は、
前記温度検知手段による検知温度に応じて、駆動する前記昇圧回路の数を切り替える請求項１から４の何れか１項に記載の空気調和機のインバータ装置。
前記昇圧回路を構成するインダクタおよび電解コンデンサと、
前記基板に設けられた放熱部と、
を備え、
前記基板において前記インダクタが搭載される部分と前記基板において前記電解コンデンサが搭載される部分とが前記放熱部によって仕切られている請求項１から５の何れか１項に記載の空気調和機のインバータ装置。