JP4029935B2

JP4029935B2 - 冷凍装置及びインバータ装置

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Publication number: JP4029935B2
Application number: JP2003402363A
Authority: JP
Inventors: 佳明栗田; 達夫安藤; 憲昭山田; 孝大石; 常博遠藤; 尚礼鈴木
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Priority date: 2003-12-02
Filing date: 2003-12-02
Publication date: 2008-01-09
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Description

本発明は、回転数が可変可能な圧縮機モ−タを搭載する冷凍装置及びそれに用いられるインバ−タ装置に関する。

従来、冷凍装置及びそれに用いられるインバ−タ装置において、小型化すると共に、冷凍サイクルの信頼性を向上するために、パワー半導体とマイクロコンピュータが実装された基板を箱形のケースで囲み、インターフェイス用コネクタ基板が最上部となるように階層的に配置することが知られ、例えば、特許文献１に記載されている。

特開２００３−２８９６７５

上記従来技術においては、電動機に供給される電流を検出する電流センサ（電流検出機構）を用いているため、実装面積が広く必要とされていた。つまり、電流センサは、電動機出力電流を一旦本体に取り込み、流れた電流で生じる磁束を把握し、電圧換算して制御基板に出力する高機能な部品であり、部品自体が大きく、全体の小型化に対して障害となっていた。
また、冷凍装置（空気調和機、冷凍機）などでは比較的に使用電力が大きく、３相電源で電動機が駆動されることが多いが、インバ−タ制御のために少なくとも、電動機出力電流の２相分（例えば出力３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の内の２相（Ｕ相、Ｖ相））を検出する必要があり、そのスペ−スを制御基板に設けることが小型化、信頼性の向上に不利であった。

本発明の目的は、空気調和機、冷凍機などの冷凍装置、特に室外機の小型化に伴い、インバ−タ装置をより小型化、特に薄型化すると共に、信頼性の向上を図り、故障診断により適したものとすることにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、圧縮機を備えた冷凍サイクルを有し、前記圧縮機はインバータ装置によって運転周波数を可変制御される電動機により駆動される冷凍装置において、前記インバータ装置は、単相交流電源からの交流電圧を直流にするコンバータ回路と、直流／交流変換器であるインバータ回路と、アクティブ用スイッチング素子からなり電源力率を改善するアクティブ回路と、前記インバータ回路のスイッチング素子に流れる直流電流を検出するシャント抵抗と、前記単相交流電源から入力される電流を検出するシャント抵抗と、前記各シャント抵抗にて検出した電流値を、前記各シャント抵抗の検出ゲインのデータの検出バラツキを抑制するための監視信号としてマイクロコンピュータにそれぞれ出力する各電流検出回路とを備えるものである。

また、上記のものにおいて、前記インバータ装置は、前記シャント抵抗が実装されその反対面に放熱フィンが密着される第１の基板と、前記スイッチング素子を制御するマイクロコンピュータと、前記シャント抵抗にて検出した検出値を処理する電流検出回路と、前記スイッチング素子をスイッチング動作させるドライバ回路と、上位制御基板との通信をする通信回路・インタ−フェイス用コネクタと、前記マイクロコンピュータ及び前記電流検出回路、前記ドライバ回路、前記通信回路とに制御電源を供給する電源回路とを有する第２の基板と、前記第１の基板の側面を覆い、電源入力用と電動機出力用の端子台を設けられたケースと、を備え、前記ケースの底面から第１の基板、第２の基板の順序で階層状に配置され、前記第１の基板、第２の基板はリ−ドピンで接続され、前記第１の基板のパワー半導体面はゲルが充填されていることが望ましい。

前記インタ−フェイス用コネクタを介して前記運転周波数を上位制御基板へ出力することが望ましい。
さらに、上記のものにおいて、前記インタ−フェイス用コネクタを介して冷凍サイクル情報（温度、圧力、膨張弁開度、送風機回転数）が入力され、前記マイクロコンピュ−タにて冷凍サイクルの制御が行われることが望ましい。

さらに、上記のものにおいて、前記第２の基板に不揮発メモリを配置し、前記シャント抵抗の検出ゲインのデ−タを前記不揮発メモリに記憶保持することが望ましい。

また、本発明は、電動機の運転周波数を可変制御するインバ−タ装置において、単相交流電源からの交流電圧を直流にするコンバータ回路と、直流／交流変換器であるインバータ回路と、アクティブ用スイッチング素子からなり電源力率を改善するアクティブ回路と、前記インバータ回路のスイッチング素子に流れる直流電流を検出するシャント抵抗と、前記単相交流電源から入力される電流値を検出するシャント抵抗と、前記各シャント抵抗にて検出した電流値を、前記各シャント抵抗の検出ゲインのデータの検出バラツキを抑制するための監視信号としてマイクロコンピュータにそれぞれ出力する各電流検出回路とを備えたものである。

さらに、上記のものにおいて、前記シャント抵抗が実装されその反対面に放熱フィンが密着される第１の基板と、
前記スイッチング素子を制御するマイクロコンピュータと、前記シャント抵抗にて検出した検出値を処理する電流検出回路と、前記スイッチング素子をスイッチング動作させるドライバ回路と、上位制御基板との通信をする通信回路・インタ−フェイス用コネクタと、前記マイクロコンピュータ及び前記電流検出回路、前記ドライバ回路、前記通信回路とに制御電源を供給する電源回路とを有する第２の基板と、前記第１の基板の側面を覆い、電源入力用と電動機出力用の端子台を設けられたケースと、を備え、前記ケースの底面から第１の基板、第２の基板の順序で階層状に配置され、前記第１の基板、第２の基板はリ−ドピンで接続され、前記第１の基板のパワー半導体面はゲルが充填されていることが望ましい。

さらに、上記のものにおいて、前記第２の基板に前記圧縮機の運転周波数を可変または固定できる周波数切り換え機構を設けたことが望ましい。
さらに、上記のものにおいて、前記第２の基板に不揮発メモリを配置し、前記シャント抵抗の検出ゲインのデ−タを前記不揮発メモリに記憶保持することが望ましい。

本発明によれば、インバ−タパワ−半導体過電流保護用のシャント抵抗をインバ−タ制御用の電流検出手段として代用したので、インバ−タ装置を特に薄型化することができ、信頼性の向上をより一層図ることができる。

空気調和機、冷凍機などの冷凍装置、特に室外機の小型化に伴い、インバ−タ装置をより小型化するうえで、過電流保護用のシャント抵抗にて電動機出力電流を把握することができれば、電流センサを削除することができ、制御基板を小型化できると共に、インバ−タ装置の基板の機能を統合して基板の数を削減することができる。
以下、図を参照して本発明の実施例を説明する。

図１は、一実施の形態による冷凍装置の冷凍サイクル系統図であり、圧縮機１０１、室内熱交換器１０２、室内膨張弁１０４、室外熱交換器１０５、アキュ−ムレ−タ１０７を順次連結して冷媒を循環させ冷凍サイクルを形成している。そして、室内を冷房する場合、圧縮機１０１で圧縮された冷媒は室外熱交換器１０５で凝縮して液化した後、室内膨張弁１０４で減圧し、室内熱交換器１０２で蒸発して圧縮機１０１に戻る。室内送風機用電動機１０３は室内機１０９の熱交換を促進し、室外送風機用電動機１０６は室外機１０８の熱交換を促進する。
圧縮機１０１は、冷凍サイクルに必要とされる能力に関連して運転周波数を可変制御される電動機１１１により駆動され、運転周波数はインバータ装置２１０により制御される。

冷凍サイクルは、圧縮機１０１の回転数以外に冷媒流量を調整する室内膨脹弁１０４、あるいは室外膨脹弁（図示せず）の開度、室内送風機用電動機１０３及び室外送風機用電動機１０６の回転数、冷房／暖房の運転モードを切り換える四方弁（図示せず）などが制御され、そのための情報として運転モード、温度設定などを行うリモコンによる操作指令信号、各部の温度（圧縮機の吐出ガス温度、外気温度、熱交換器温度、蒸発温度、吸込温度、吹出温度、凍結温度、ガス管温度など）及び圧力（圧縮機の吸入圧力、吐出圧力）を検出した信号などがサイクル制御基板２５４へ入力される。

また、インタ−フェイス用コネクタ２４２を介してサイクル制御基板２５４から出力されたインバ−タ要求周波数が入力されると共に、インバ−タ装置２１０からサイクル制御基板２５４へ運転周波数及び電動機運転電流を出力する。

冷凍サイクル制御は、サイクル制御基板２５４へ入力される検出信号及び指令信号をインタ−フェイス用コネクタ２４２を介してマイクロコンピュータ２３１へ入力されることにより行われる。インバ−タ装置２１０によって各種制御機構（室外膨脹弁、室外送風機用電動機１０６、冷房／暖房の運転モードを切り換える四方弁）を制御することが可能となり、冷凍サイクル全体としての制御回路を簡略化して配線等も少なくなり、小型化される。

図２は、インバータ装置のブロック図を示し、交流電源２５０からの交流電圧を直流にするコンバータ２２２ａと、直流／交流変換器であるインバータ２２１ａとを構成するパワー半導体、整流素子２２２及びスイッチング素子２２１と、インバ−タのパワ−半導体であるスイッチング素子２２１に流れる直流電流を検出するシャント抵抗２２５が実装される。さらに、実装面の反対面に銅製またはアルミ製の放熱フィンが密着される第１の基板（金属基板）２２０と、マイクロコンピュータ（マイコン）２３１と、シャント抵抗２２５にて検出した検出値を処理する電流検出回路２３４と、インバ−タパワ−半導体をスイッチング動作させるドライバ回路２３２と、サイクル制御基板２３４との通信をする通信回路２４１と、マイクロコンピュータ（マイコン）２３１及び電流検出回路２３４、ドライバ回路２３２、通信回路２４１とに制御電源を供給する電源回路２３３が実装された第２の基板（制御基板）２３０とから構成される。

交流電源２５０からの交流電圧はコンバータ２２２ａ（複数の整流素子２２２がブリッジ結線）で直流にされ、直流／交流変換器であるインバータ２２１ａ（スイッチング素子２２１が三相ブリッジ結線された電力変換手段）がマイクロコンピュータ２３１で交流周波数として制御され、電動機１１１が駆動される。
コンバータ２２２ａにおいて、交流電圧は、複数の整流素子２２２にて整流され、圧縮機１０１を運転または停止するマグネットスイッチ２５３、力率改善用リアクトル２５２を介し、平滑用コンデンサ２５１に至る。
また、電源投入時などに閉路するマグネットスイッチ２５３が電解コンデンサ２５１に流れる過大な突入電流で溶着しないようマグネットスイッチ２５３と並列に突入抑制抵抗２４４を設ける。

インバータ２２１ａではスイッチング素子２２１がスイッチング時に発生する電動機１１１から発生する逆起電力を回生するためにスイッチング素子２２１と併設してフライホイール素子２２３が設けられ、共に第１の基板２２０に実装される。
電動機１１１に供給される電流は、シャント抵抗２２５にてインバ−タパワ−半導体に流れる直流電流として検出され、電流検出回路２３４にて電流を増幅してマイクロコンピュータ２３１に取り込まれ、マイクロコンピュータ２３１にて電動機に出力している正弦波交流電流として演算、再現して監視あるいは制御される。
マイクロコンピュータ２３１とスイッチング素子２２１との間にはマイクロコンピュータ２３１からの微弱な信号にてスイッチング素子２２１を駆動できるレベルまで増幅するドライバ回路２３２が設けられる。
通信回路２４１はサイクル制御基板２３４からの信号が入力されるインターフェイス用コネクタ２４２と、入力された信号をマイクロコンピュータ２３１へ光信号により伝達するフォトカプラ２４３とから構成され、電気的隔離が得られた状態で送受信される。

第１の基板２２０においてコンバータ２２２ａで生成された直流の一部は、第２の基板２３０に設けられた電源回路２３３でインバータ２２１ａにて使用される高電圧から５Ｖまたは１５Ｖ等の制御電源に調整されてマイクロコンピュータ（マイコン）２３１及び電流検出回路２３４、ドライバ回路２３２、通信回路２４１に供給される。

また、第２の基板（制御基板）２３０に圧縮機の運転周波数を可変及び固定できる周波数切替スイッチ２３５を設けることで、運転周波数に対する性能評価が可能である。
さらに、第２の基板（制御基板）２３０に不揮発メモリを配置し、シャント抵抗２２５を第１の基板（金属基板）２２０に実装した場合の検出ゲイン（所定の電流をシャント抵抗２２５に流した際に、電流検出回路２３４を介してマイクロコンピュータ２３１に取り込まれた検出値と、シャント抵抗２２５に電流を流していない状態でのマイクロコンピュータ２３１に取り込まれた検出値と、の２点を結んだ直線の傾き）のデ−タを不揮発メモリに記憶保持し、シャント抵抗２２５及び電流検出回路２３４での検出バラツキを抑制する。

図３は、実装される場合のインバータ装置の組立方法を示し、図４は最終的な組立状態を示し、図５（ａ）（ｂ）は断面図を示している。
第１の基板２２０の側面を覆い、電源入力端子台２６０と電動機出力端子台２６１を設けられたケース２６２とを備え、ケース２６２の底面から第１の基板２２０、第２の基板２３０の順序で階層状に配置される。また、底面の反実装面にはコンバータ２２２ａ及びとインバータ２２１ａの熱を共に放熱する放熱フィン２６３が密着されている。
断面図（ａ）は第１の基板２２０、第２の基板２３０はリ−ドピン２２４で接続され、第１の基板２２０のパワー半導体面はゲル２６４が充填され、充填後にケ−スフタ２６５を取り付けるものとする。つまり、第２の基板２３０はケ−スフタ２６５の上に構成される。さらに、第２の基板２３０の外形がケ−ス２６２外形よりも小さく構成される。
また、断面図（ｂ）はケ−スフタ２６５を設けずに、第２の基板２３０をケース２６２に内蔵されるよう配置し、充填されたゲル２６４の上面から第２の基板２３０の上面まで樹脂材２６６を封入している。これにより、インバータ装置を例えば空気調和機の室外機に実装するうえでも無駄なスペースを無くすことができる。

さらに、断面図（ｂ）は、ケ−スフタ２６５を設けずに、第２の基板２３０をケース２６２に内蔵されるよう配置し、充填されたゲル２６４の上面から第２の基板２３０の上面まで樹脂材２６６を封入していることを示している。

以上のように、金属基板に搭載された過電流保護用のシャント抵抗にて電動機出力電流を把握することができ、電流センサを削除することができる。したがって、電流センサを実装していた領域を削減でき、制御基板を小型化できる。また、シャント抵抗においても追加部品ではないことより金属基板も大きくなることはない。さらに、制御基板搭載の電流検出機構（電流検出回路）においても、電流センサでの電流検出及びシャント抵抗での電流検出共に必要な回路であり、シャント抵抗にて電流検出することで制御基板が大きくなることもない。つまり、組立作業工数の低減および部品実装面積の小型化を図ることができると共に、インバ−タパワ−半導体過電流保護用のシャント抵抗をインバ−タ制御用の電流検出手段として代用することにより、従来備えられていた電流センサを削減でき、原価低減できる。

また、第１の基板２２０、第２の基板２３０が階層状に近接してコンパクトに配置されるので、ノイズ発生の可能性が大きい部分の配線長を短くできるので、ノイズ発生の要因を少なくできる。
さらに、電磁ノイズの影響の大きい、例えば大電流が必要とされる圧縮機１０１からの影響が大きい比較的微弱な通信信号においては、フォトカプラ２４３を介して光信号によりマイクロコンピュータ２３１へ伝達されるので、ノイズの混入による誤動作を無くして冷凍サイクルの信頼性を向上できる。

図６は、電流検出手段の説明図を示し、図７は、シャント抵抗での電流検出して電動機に出力している正弦波交流電流として演算する電流再現手段の説明図を示している。
シャント抵抗２２５には、スイッチング素子２２１のスイッチング動作に応じて電流（直流電流Ｉｄｃ）が流れる。スイッチング素子は６素子から成り立ち、Ｕ相上ア−ム素子、Ｕ相下ア−ム素子、Ｖ相上ア−ム素子、Ｖ相下ア−ム素子、Ｗ相上ア−ム素子、Ｗ相下ア−ム素子で構成される。また、スッチング動作は、キャリア周波数（三角波）とＵ相、Ｖ相、Ｗ相の基本波（正弦波）によって決まる。
図６では、電圧最大相がＵ相、電圧中間相がＶ相、電圧最小相がＷ相の場合であり、電圧最小相電流はＵ相上ア−ム素子ＯＮ、Ｖ相上ア−ム素子ＯＮ、Ｗ相下ア−ム素子ＯＮの場合であり、Ｕ相上ア−ムに流れた電流は電動機を介してＶ相上ア−ムとＷ相下ア−ムに流れる。よって、シャント抵抗２２５にはＷ相（電圧最小相）の電流Ｉｗが流れることになる。

また、電圧最大相電流はＵ相上ア−ム素子ＯＮ、Ｖ相下ア−ム素子ＯＮ、Ｗ相下ア−ム素子ＯＮの場合であり、Ｕ相上ア−ムに流れた電流は電動機を介してＶ相下ア−ムとＷ相下ア−ムに流れる。よって、シャント抵抗２２５にはＵ相（電圧最大相）の電流Ｉｕが流れることになる。
図７は、電流再現の流れであるが、シャント抵抗２２５にて検出した電流（直流電流Ｉｄｃ）を、電流検出回路２３４にて増幅し、マイクロコンピュ−タ２３１に取り込まれる。
マイクロコンピュ−タ２３１では、取り込まれた電流値（直流電流Ｉｄｃ）とマイクロコンピュ−タ２３１自身がＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）制御している情報（どの相が最大相・中間相・最小相で、どの素子がＯＮをしているかの情報）とで、どの相にどの程度の電流が流れているか把握できる。よって、連続的に電流を把握することで、電動機に出力している三相の正弦波交流電流が把握（電流再現）することができる。
また、電流再現した情報はベクトル制御（電動機の回転子磁束と固定子電流位相の関係をトルク最大になるように、電動機に供給する電圧の大きさと位相を決定する制御）に活用される。したがって、電流センサにて検出した電流値でのインバ−タ制御と同等の制御が可能となる。

図８は単相入力インバ−タ装置のブロック図を示し、単相交流電源２５１からの交流電圧を直流にするコンバータ２２２ａと直流／交流変換器であるインバータ２２１ａと電源力率を改善するアクティブ回路２７０ａを構成するパワー半導体と、インバ−タパワ−半導体に流れる直流電流を検出するシャント抵抗２２５と、単相交流電源２５１からの入力される直流電流を検出するシャント抵抗２７２が実装され、実装面の反対面に銅製またはアルミ製の放熱フィンが密着される第１の基板（金属基板）２２０と、マイクロコンピュータ（マイコン）２３１と、シャント抵抗２２５にて検出した検出値を処理する電流検出回路２３４と、シャント抵抗２７２にて検出した検出値を処理するアクティブ用電流検出回路２７３と、インバ−タパワ−半導体をスイッチング動作させるドライバ回路２３２と、アクティブパワ−半導体をスイッチング動作させるアクティブ用ドライバ回路２７３と、サイクル制御基板２３４との通信をする通信回路２４１と、マイクロコンピュータ（マイコン）２３１及び電流検出回路２３４、アクティブ用電流検出回路２７３、ドライバ回路２３２、アクティブ用ドライバ回路２７３、通信回路２４１とに制御電源を供給する電源回路２３３が実装された第２の基板（制御基板）２３０とから構成される。

単相交流電源２５１からの交流電圧はコンバータ２２２ａ（複数の整流素子２２２がブリッジ結線）で直流にされ、アクティブ回路２７０ａ（スイッチング素子２７０がリアクトル２５２二次側（＋）ラインとコンバ−タ２２２ａ出力側（−）ラインとの間に配置）で電源力率を改善し、直流／交流変換器であるインバータ２２１ａ（スイッチング素子２２１が三相ブリッジ結線された電力変換手段）がマイクロコンピュータ２３１で交流周波数として制御され、電動機１１１が駆動される。

コンバータ２２２ａにおいて、交流電圧は、複数の整流素子２２２にて整流され、圧縮機１０１を運転または停止するマグネットスイッチ２５３、力率改善用リアクトル２５２、アクティブ回路のスイッチング素子２２６、ファ−ストリカバリ−素子２２７を介し、平滑用コンデンサ２５１に至る。インバータ２２１ａではスイッチング素子２２１がスイッチング時に発生する電動機１１１から発生する逆起電力を回生するためにスイッチング素子２２１と併設してフライホイール素子２２３が設けられ、共に第１の基板２２０に実装される。

また、電源投入時などに閉路するマグネットスイッチ２５３が電解コンデンサ２５１に流れる過大な突入電流で溶着しないようマグネットスイッチ２５３と並列に突入抑制抵抗２４４を設ける。
インバータ２２１ａではスイッチング素子２２１がスイッチング時に発生する電動機１１１から発生する逆起電力を回生するためにスイッチング素子２２１と併設してフライホイール素子２２３が設けられ、共に第１の基板２２０に実装される。
電動機１１１に供給される電流は、シャント抵抗２２５にてインバ−タパワ−半導体に流れる直流電流を検出し、電流検出回路２３４にて電流を増幅してマイクロコンピュータ２３１に取り込まれ、マイクロコンピュータ２３１にて電動機に出力している交流電流を再現して監視される。

単相交流電源２５１からの入力される電流は、アクティブ用シャント抵抗２７２にて直流電流を検出し、アクティブ用電流検出回路２７３にて電流を増幅してマイクロコンピュータ２３１に取り込まれ、マイクロコンピュータ２３１にて監視される。
マイクロコンピュータ２３１とスイッチング素子２２１との間にはマイクロコンピュータ２３１からの微弱な信号にてスイッチング素子２２１を駆動できるレベルまで増幅するドライバ回路２３２が設けられる。さらに、マイクロコンピュータ２３１とアクティブ用スイッチング素子２７０との間にはマイクロコンピュータ２３１からの微弱な信号にてスイッチング素子２７０を駆動できるレベルまで増幅するアクティブ用ドライバ回路２７３が設けられる。

通信回路２４１はサイクル制御基板２３４からの信号が入力されるインターフェイス用コネクタ２４２と、入力された信号をマイクロコンピュータ２３１へ光信号により伝達するフォトカプラ２４３とから構成され、電気的隔離が得られた状態で送受信される。

第１の基板２２０においてコンバータ２２２ａで生成された直流の一部は、第２の基板２３０に設けられた電源回路２３３でインバータ２２１ａにて使用される高電圧から５Ｖまたは１５Ｖ等の制御電源に調整されてマイクロコンピュータ（マイコン）２３１及び電流検出回路２３４、アクティブ用電流検出回路２７４、ドライバ回路２３２、アクティブ用ドライバ回路２７３、通信回路２４１に供給される。
第２の基板（制御基板）２３０に圧縮機の運転周波数を可変及び固定できる周波数切替スイッチ２３５を設けることで、運転周波数に対する性能評価が可能である。

第２の基板（制御基板）２３０に不揮発メモリを配置し、シャント抵抗２２５を第１の基板（金属基板）２２０に実装した場合の検出ゲイン（所定の電流をシャント抵抗２２５に流した際に、電流検出回路２３４を介してマイクロコンピュータ２３１に取り込まれた検出値と、０Ａ（ゼロアンペア）をシャント抵抗２２５に流した際に、電流検出回路２３４を介してマイクロコンピュータ２３１に取り込まれた検出値とを結んだ直線の傾き）のデ−タと、アクティブ用シャント抵抗２７２を第１の基板（金属基板）２２０に実装した場合の検出ゲイン（所定の電流をアクティブ用シャント抵抗２７２に流した際に、アクティブ用電流検出回路２７４を介してマイクロコンピュータ２３１に取り込まれた検出値と、０Ａをアクティブ用シャント抵抗２７２に流した際に、アクティブ用電流検出回路２７４を介してマイクロコンピュータ２３１に取り込まれた検出値とを結んだ直線の傾き）のデ−タとを、を不揮発メモリに記憶保持し、シャント抵抗２２５及び電流検出回路２３４での検出バラツキと、アクティブ用シャント抵抗２７２及びアクティブ用電流検出回路２７４での検出バラツキとを抑制する。

本発明の一実施の形態による冷凍装置の冷凍サイクル図。本発明の一実施の形態によるインバ−タ装置のブロック図。本発明の一実施の形態によるインバ−タ装置の組立方法を示す斜視図。本発明の一実施の形態によるインバ−タ装置の組立状態を示す斜視図。本発明の一実施の形態によるインバ−タ装置の断面図。本発明の一実施の形態による電流検出手段の説明図。本発明の一実施の形態による電流再現手段の説明図。他の実施の形態による単相入力インバ−タ装置のブロック図。他の実施の形態による組立方法を示す斜視図。

符号の説明

101…圧縮機、102…室内熱交換器、104…室内膨張弁、105…室外熱交換器、108…室外機、109…室内機、111…電動機、210…インバータ装置、220…第１の基板、221…スイッチング素子、221a…インバータ、222…整流素子、222a…コンバータ、223…フライホイ−ル素子、224…リードピン、225…シャント抵抗、230…第2の基板、231…マイクロコンピュータ、232…ドライバ回路、233…電源回路、234…電流検出回路、235…周波数切替スイッチ、236…不揮発メモリ、241…通信回路、242…インタ−フェイス用コネクタ、243…フォトカプラ、250…三相交流電源、251…単相交流電源、260…電源入力端子台、261…電動機出力端子台、262…ケ−ス、263…放熱フィン、264…ゲル、265…ケ−スフタ、266…樹脂材、270…アクティブ用スイッチング素子、270a…アクティブ回路、271…ファ−ストリカバリ−ダイオ−ド、272…アクティブ用シャント抵抗、273…アクティブ用ドライバ回路、274…アクティブ用電流検出回路。

Claims

圧縮機を備えた冷凍サイクルを有し、前記圧縮機はインバータ装置によって運転周波数を可変制御される電動機により駆動される冷凍装置において、
前記インバータ装置は、
単相交流電源からの交流電圧を直流にするコンバータ回路と、
直流／交流変換器であるインバータ回路と、
アクティブ用スイッチング素子からなり電源力率を改善するアクティブ回路と、
前記インバータ回路のスイッチング素子に流れる直流電流を検出するシャント抵抗と、
前記単相交流電源から入力される電流を検出するシャント抵抗と、
前記各シャント抵抗にて検出した電流値を、前記各シャント抵抗の検出ゲインのデータの検出バラツキを抑制するための監視信号としてマイクロコンピュータにそれぞれ出力する各電流検出回路と
を備えたことを特徴とする冷凍装置。
請求項１に記載のものにおいて、前記インバータ装置は、
前記シャント抵抗が実装されその反対面に放熱フィンが密着される第１の基板と、
前記スイッチング素子を制御するマイクロコンピュータと、前記シャント抵抗にて検出した検出値を処理する電流検出回路と、前記スイッチング素子をスイッチング動作させるドライバ回路と、上位制御基板との通信をする通信回路・インタ−フェイス用コネクタと、前記マイクロコンピュータ及び前記電流検出回路、前記ドライバ回路、前記通信回路とに制御電源を供給する電源回路とを有する第２の基板と、
前記第１の基板の側面を覆い、電源入力用と電動機出力用の端子台を設けられたケースと、を備え、前記ケースの底面から第１の基板、第２の基板の順序で階層状に配置され、前記第１の基板、第２の基板はリ−ドピンで接続され、前記第１の基板のパワー半導体面はゲルが充填されていることを特徴とする冷凍装置。
請求項２に記載のものにおいて、前記インタ−フェイス用コネクタを介して前記運転周波数を上位制御基板へ出力することを特徴とする冷凍装置。
請求項２に記載のものにおいて、前記インタ−フェイス用コネクタを介して冷凍サイクル情報（温度、圧力、膨張弁開度、送風機回転数）が入力され、前記マイクロコンピュ−タにて冷凍サイクルの制御が行われることを特徴とする冷凍装置。
請求項２に記載のものにおいて、前記第２の基板に不揮発メモリを配置し、前記シャント抵抗の検出ゲインのデ−タを前記不揮発メモリに記憶保持することを特徴とする冷凍装置。
電動機の運転周波数を可変制御するインバ−タ装置において、
単相交流電源からの交流電圧を直流にするコンバータ回路と、
直流／交流変換器であるインバータ回路と、
アクティブ用スイッチング素子からなり電源力率を改善するアクティブ回路と、
前記インバータ回路のスイッチング素子に流れる直流電流を検出するシャント抵抗と、
前記単相交流電源から入力される電流値を検出するシャント抵抗と、
前記各シャント抵抗にて検出した電流値を、前記各シャント抵抗の検出ゲインのデータの検出バラツキを抑制するための監視信号としてマイクロコンピュータにそれぞれ出力する各電流検出回路と
を備えたことを特徴とするインバ−タ装置。
請求項６に記載されたものにおいて、前記シャント抵抗が実装されその反対面に放熱フィンが密着される第１の基板と、
前記スイッチング素子を制御するマイクロコンピュータと、前記シャント抵抗にて検出した検出値を処理する電流検出回路と、前記スイッチング素子をスイッチング動作させるドライバ回路と、上位制御基板との通信をする通信回路・インタ−フェイス用コネクタと、前記マイクロコンピュータ及び前記電流検出回路、前記ドライバ回路、前記通信回路とに制御電源を供給する電源回路とを有する第２の基板と、
前記第１の基板の側面を覆い、電源入力用と電動機出力用の端子台を設けられたケースと、を備え、前記ケースの底面から第１の基板、第２の基板の順序で階層状に配置され、前記第１の基板、第２の基板はリ−ドピンで接続され、前記第１の基板のパワー半導体面はゲルが充填されていることを特徴とするインバ−タ装置。
請求項７に記載のものにおいて、前記第２の基板に前記圧縮機の運転周波数を可変または固定できる周波数切り換え機構を設けたことを特徴とするインバ−タ装置。
請求項７に記載のものにおいて、前記第２の基板に不揮発メモリを配置し、前記シャント抵抗の検出ゲインのデ−タを前記不揮発メモリに記憶保持することを特徴とするインバ−タ装置。