JP6562685B2 - 高調波抑制装置およびそれを用いた空気調和機 - Google Patents
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Description
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る高調波抑制装置1の構造を模式的に示す図であり、図1(a)はその正面図、図1(b)は、図1(a)の右側から見た側面図である。図2は、高調波抑制装置1の内部回路図である。本実施形態の高調波抑制装置は、例えば、圧縮機やファンモータをインバータ装置で駆動する空気調和機や冷凍機などの冷凍装置に用いられる。
高調波抑制装置1は、図1(a)に示すように、正面視して筺体1Aのほぼ全面に亘って、高調波抑制制御基板10が配置される。高調波抑制制御基板10と端子台50との配線24,25は、露出している。
なお、高調波抑制制御基板10に設けられたサージ抑制回路15は、高調波抑制装置1の筺体1Aと配線26により接地される。
本実施形態の高調波抑制装置1は、下記比較例と対比することによって作用効果がより明らかとなる。
[比較例]
図3は、比較例の高調波抑制装置の構造を模式的に示す図であり、図3(a)はその正面図、図3(b)は、図3(a)の右側から見た側面図である。図4は、比較例の高調波抑制装置の内部回路図である。本比較例の説明に当たり、図1および図2と同一構成部分には同一符号を付している。
図3(a)(b)に示すように、比較例の高調波抑制装置は、略直方体形状の筺体1Aを備える。
比較例の高調波抑制装置の筺体1Aには、図3(a)および図4に示すように、高調波を抑制する高調波抑制制御駆動基板3と、電源電圧に重畳されるリプルと電源電圧に誘起されるノイズを抑制するフィルタ基板4と、電源電流を検出する電流センサ23と、直流電源を安定させる目的で設けられた単一のコンデンサ17Aと、直流電圧を昇圧する目的で設けられたリアクトル18と、構成部品が破損した場合に電源を遮断するヒューズ19と、現地電源と高調波発生機器とを接続する配線24A,25Aを取り付ける端子台50と、高調波抑制制御基板3に搭載された電気部品を冷却するための冷却ファン60と、が収納される。ちなみに、比較例の高調波抑制装置において、複数の基板を設けていた理由の一つは、高調波抑制装置の筺体の大きさ・形状が様々である場合に、各基板の組合せ・配置により収容の自由度を上げるためである。また、要求特性の異なる高調波抑制装置に対応する基板を、組合せ使用することで柔軟性を上げるためである。この点では、本実施形態のような単一の基板では、組合せ自由度は減少することは否めない。これに対しては、予め各仕様に合せた単一の基板を用意することで対処可能である。
なお、高調波抑制制御駆動基板3に設けられたサージ抑制回路15Aは、高調波抑制装置の筺体1Aと配線26Aにより接地される。
図3(a)(b)および図4に示すように、比較例の高調波抑制装置の筺体1Aには、高調波抑制制御駆動基板3と、フィルタ基板4と、がそれぞれ別体で備えられる。しかも、端子台50から近い順に高調波抑制制御駆動基板3、およびフィルタ基板4がこの順で配置されている。また、比較例のコンデンサ17Aは、本実施形態の高調波抑制装置1の複数のコンデンサ17と比較して、それら3個分の容量を有する単一のコンデンサである。
また、分割された複数の基板に搭載された外来サージ抑制回路や配線をコネクタ(図3のコネクタ27,28)を削減することができ、制御基板を小型化することができる。
その結果、材料費および加工費においてコストダウンを行うことができ、安価な高調波抑制装置を提供することができる。
図5は、本発明の第2の実施形態に係る高調波抑制装置1の制御基板取付用の樹脂ケース51の外観図であり、(a)はその正面図、(b)はその側面図、(c)はその断面図である。図6は、上記高調波抑制装置1と樹脂ケース51とを組み立てた外観図であり、(a)はその正面図、(b)はその断面図である。図1と同一構成部分には同一符号を付している。
図5(a)に示すように、樹脂ケース51には、パワーモジュール21を放熱フィン22に取り付けるための開口部52と、リアクトル18と高調波抑制基板10を接続するための開口部53と、放熱フィン22本体およびリアクトル18本体を固定するための台座54と、組み立て時に高調波抑制基板10を係止するフック55と、が形成されている。
図7は、本発明の第3の実施形態に係る高調波抑制装置1の制御基板取付用の樹脂ケース51の外観図であり、(a)はその正面図、(b)はその側面図、(c)はその背面図である。図8は、上記高調波抑制装置1と樹脂ケース51とを組み立てた外観図であり、(a)はその正面図、(b)はその断面図である。図5と同一構成部分には同一符号を付している。
樹脂ケースガイド51A、51Bは、放熱フィン22とリアクトル18を覆うような高さを確保するのが好ましいが、樹脂成形での生産性や金型寸法を考慮して、別部品化してもよい。
また、図8(b)に示すように、高調波抑制装置1に強制冷却用の冷却ファン60を設けることで、図8(b)の矢印に示す風の流れを生じさせ、更に放熱性能を向上することができる。なお、冷却ファン60は、樹脂ケース51に取り付けることもできる。
図9は、本発明の第4の実施形態に係る空気調和機の室外機110と高調波抑制装置1の取付図である。(a)は大型の室外機110に高調波抑制装置1を内蔵した取付図、(b)は小型の室外機110に高調波抑制装置1を内蔵した取付図、(c)は室外機110外部に高調波抑制装置1を取り付けた取付図を示す。
図10は、本発明の第5の実施形態に係る空気調和機の冷凍サイクル系統図である。
本実施形態に係る空気調和機は、第4の実施形態に係る空気調和機の室外機110を備えている。
図10に示すように、本実施形態に係る空気調和機100は、室外機110と、室内機120とを備え、これらはガス配管131および液配管132により互いに接続されて冷凍サイクルを構成し、空気調和を行うものである。
室内機120は、室内熱交換器123と、室内膨張弁124とを備え、それぞれが配管により接続されている。また、室内機120は、室内ファンモータ126のインバータ制御、熱交換器113等の制御などを行う室内電気箱142を備えている。
四方弁112は、冷媒の流れを切り替える弁であり、これにより冷房運転と暖房運転とが切り替わる。室外膨張弁114と室内膨張弁124は、冷媒を減圧して低温低圧にする。
冷房運転において、四方弁112は、実線で示すように、圧縮機111の吐出側と熱交換器113とを連通させ、圧縮機111の吸入側とガス配管131とを連通させる。
1A 筺体
10 高調波抑制制御基板
11 高調波抑制制御回路
12 高調波抑制駆動回路
13 リプルフィルタ回路
14 ノイズフィルタ回路
15 サージ抑制回路
16 電流検出回路
17 コンデンサ
18 リアクトル
19 ヒューズ
20 電圧検出回路
21 パワーモジュール
22 放熱フィン
23 電流センサ
24,24A,25,25A,26 配線
50 端子台
51 樹脂ケース
51A 樹脂ケースガイドA
51B 樹脂ケースガイドB
60 冷却ファン
100 空気調和器
110 室外機
120 室内機
141 室外電気箱
142 室内電気箱
Claims (3)
- 筺体内に収容される単一の基板と、
電源を前記基板に接続する配線が備えられた端子台と、を備え、
前記基板は、
検出された電源電流および電源電圧に基づいて高調波成分を検出し高調波を抑制する指令信号を生成する高調波抑制制御回路と、
前記高調波抑制制御回路の出力に基づいて商用電源の高調波電流を打ち消す電流を生成するパワーモジュールを搭載した高調波抑制駆動回路と、
前記パワーモジュールを駆動した際に発生する電源電圧に重畳されるリプルを抑制するリプルフィルタ回路と、
電源電圧に誘起されるノイズを抑制するノイズフィルタ回路と、
を搭載し、
前記端子台の上方に前記基板を配置して、これらを収容する前記筺体を備え、
前記基板は、
前記端子台から近い順に、前記ノイズフィルタ回路、前記リプルフィルタ回路、前記高調波抑制制御回路または前記高調波抑制駆動回路が配置されており、
前記基板は、電源から誘導される外来サージを抑制するサージ抑制回路と、電源電流を検出する電流センサを有する電流検出回路と、電源電圧を検出する電圧検出回路と、直流電源を安定させるコンデンサと、直流電圧を昇圧するリアクトルと、構成部品が破損した場合に電源を遮断するヒューズと、のうち少なくともいずれか一つ以上をさらに備え、
前記高調波抑制駆動回路のパワーモジュールの発熱を抑制する放熱フィンと、
前記基板と組み合わせられる樹脂ケースと、をさらに備え、
前記基板と前記放熱フィンを前記樹脂ケースに取付けた後に前記筺体へ収納する
ことを特徴とする高調波抑制装置。 - 前記樹脂ケースは、前記放熱フィンを冷却する風の通路が設けられている
ことを特徴とする請求項1に記載の高調波抑制装置。 - 請求項1に記載の高調波抑制装置と、冷凍サイクルの圧縮機と、前記圧縮機を駆動するモータと、前記モータの回転数を制御するインバータ装置と、冷凍サイクルの熱交換器での熱交換を促進する送風機と、前記送風機の回転数を制御する送風機駆動装置と、を備えることを特徴とする空気調和機。
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