JPH0835711A - Air conditioner with inverter and controlling method therefor - Google Patents

Air conditioner with inverter and controlling method therefor

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JPH0835711A
JPH0835711A JP6170671A JP17067194A JPH0835711A JP H0835711 A JPH0835711 A JP H0835711A JP 6170671 A JP6170671 A JP 6170671A JP 17067194 A JP17067194 A JP 17067194A JP H0835711 A JPH0835711 A JP H0835711A
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JP
Japan
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inverter
air conditioner
carrier frequency
khz
switching element
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JP6170671A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaya Taniguchi
昌也 谷口
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To reduce the noise due to an induction motor with an inverter and to realize the operation of a high efficiency in an air conditioner. CONSTITUTION:The compressor of an air conditioner and the induction motor for driving a compressor are sealed in a chamber. An IGBT is used for the switching element of an inverter 8 for controlling the number of revolutions of the motor, and the inverter is so that its carrier frequency becomes low of 4kHz to 10kHZ.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は冷媒圧縮用にスクロール
型圧縮機を用いた少なくとも冷暖房のいずれかの機能を
有するインバータ付き空気調和機およびその制御方法に
係り、特にスクロール型圧縮機を駆動する電動機の制御
にIGBTインバータを使用したインバータ付き空気調
和機及びその制御方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an air conditioner with an inverter having a function of at least one of heating and cooling, which uses a scroll type compressor for refrigerant compression, and a control method thereof, and particularly drives a scroll type compressor. The present invention relates to an air conditioner with an inverter that uses an IGBT inverter for controlling an electric motor and a control method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】インバータで制御される電動機により駆
動される運転周波数可変の冷媒圧縮機を備えた空気調和
機では、空気調和機の要求能力に応じてインバータの運
転周波数を変化させ、これにより電動機の回転数が変化
し圧縮機の容量が制御される。インバータは交流電源を
整流および平滑して得た直流を、運転周波数に対応する
周波数で開閉する電力スイッチング素子によって運転周
波数の交流に変換し、電動機に出力する。同一のトルク
を達成するという条件で運転周波数を増加させ、これに
対応して電動機の回転数を増加させるために、インバー
タの出力電圧を運転周波数の増加に応じて高くする必要
がある。そこで、一般的には出力交流電圧を運転周波数
よりも高い周波数でチョッピングし、そのオン・デュー
ティー比、つまり時間的平均出力電圧ガ運転周波数が高
くなる程大きくする様に構成した電圧形PWM方式のイ
ンバータを用いることが多い。
2. Description of the Related Art In an air conditioner equipped with a refrigerant compressor having a variable operating frequency driven by an electric motor controlled by an inverter, the operating frequency of the inverter is changed according to the required capacity of the air conditioner. The rotational speed of the compressor changes and the capacity of the compressor is controlled. The inverter converts direct current obtained by rectifying and smoothing an alternating current power source into alternating current of operating frequency by an electric power switching element that opens and closes at a frequency corresponding to the operating frequency, and outputs it to the electric motor. In order to increase the operating frequency under the condition that the same torque is achieved and correspondingly increase the rotation speed of the electric motor, it is necessary to increase the output voltage of the inverter as the operating frequency increases. Therefore, in general, the voltage-type PWM system is configured such that the output AC voltage is chopped at a frequency higher than the operating frequency, and its on-duty ratio, that is, the temporal average output voltage is increased as the operating frequency increases. Inverters are often used.

【0003】従来この様な電圧形PWM方式のインバー
タを用いた空気調和機においては、圧縮機を駆動するイ
ンバータの運転周波数を30Hz〜115Hz、またインバ
ータのキャリア周波数を1kHz〜2kHzとしていた。若し
くは、可聴音帯域を外すためにキャリア周波数を20kH
z以上としていた。なお、この種の装置として関連する
ものに、例えば、特開昭62−178832号公報に記
載のものが挙げられる。
Conventionally, in an air conditioner using such a voltage-type PWM inverter, the operating frequency of the inverter that drives the compressor is 30 Hz to 115 Hz, and the carrier frequency of the inverter is 1 kHz to 2 kHz. Alternatively, the carrier frequency is 20 kHz to remove the audible sound band.
It was above z. As a device related to this type, for example, a device described in JP-A-62-178832 can be cited.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、電動
機を駆動するインバータのキャリア周波数が1〜2kHz
と低いため、電動機からこのキャリア周波数に起因する
可聴域の電磁音が発生していた。そして、特に空気調和
機の圧縮機が低周波数で運転される場合には、この電磁
音がそのまま騒音となって周囲に放射され、快適性を損
なうという不具合があった。一方、インバータのキャリ
ア周波数を高めると、確かに騒音は低減するものの高速
のスイッチングを実現するために、装置が大型化若しく
は高価になるという不具合があった。
In the above-mentioned prior art, the carrier frequency of the inverter driving the electric motor is 1 to 2 kHz.
Since it is low, the electromagnetic noise was generated from the electric motor in the audible range due to this carrier frequency. Then, especially when the compressor of the air conditioner is operated at a low frequency, there is a problem that this electromagnetic sound is directly emitted as noise and is radiated to the surroundings, which impairs comfort. On the other hand, when the carrier frequency of the inverter is increased, noise is surely reduced, but there is a problem that the device becomes large or expensive in order to realize high-speed switching.

【0005】本発明は、かかる従来の不具合を改良する
ために成されたものであって、その目的は耳障りな騒音
を低減し空気調和機の快適な運転を可能にすることにあ
る。◆本発明の他の目的は、圧縮機の高周波数運転時の
損失を低減した高性能な空気調和機を提供することにあ
る。◆本発明の更に他の目的は、小型で安価なインバー
タを備えた空気調和機を提供することにある。◆また、
本発明は空気調和機から発生する騒音に応じて、インバ
ータのキャリア周波数を変えることの出来る空気調和機
及びその制御方法を提供することにある。
The present invention has been made in order to improve such conventional problems, and an object thereof is to reduce annoying noise and enable comfortable operation of an air conditioner. Another object of the present invention is to provide a high performance air conditioner with reduced loss during high frequency operation of the compressor. A further object of the present invention is to provide an air conditioner equipped with a small and inexpensive inverter. ◆ Again
An object of the present invention is to provide an air conditioner that can change the carrier frequency of an inverter according to the noise generated from the air conditioner and a control method thereof.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、誘導電動機で駆動される容量制御可能なスクロール
型圧縮機を有し、この誘導電動機を電圧形PWMインバ
ータにより回転数制御するインバータ付き空気調和機に
おいて、前記誘導電動機と前記スクロール型圧縮機とを
密閉チャンバにより密閉し、前記インバータのキャリア
周波数を4kHz以上10kHz以下としたものである。
In order to achieve the above object, there is provided a scroll type compressor driven by an induction motor and having a capacity controllable, and an air with an inverter for controlling the rotation speed of the induction motor by a voltage type PWM inverter. In the harmony machine, the induction motor and the scroll compressor are hermetically sealed by a hermetic chamber, and the carrier frequency of the inverter is set to 4 kHz or more and 10 kHz or less.

【0007】そして、好ましくは前記インバータのスイ
ッチング素子にIGBTを用いたものである。◆また、
好ましくは前記密閉チャンバの固有振動数(共振周波
数)を前記インバータのキャリア周波数およびその整数
倍とは異なる周波数としたしたものである。◆更に、好
ましくは前記インバータに交流を直流に変換する整流素
子と、直流を交流に変換するスイッチング素子と、前記
誘導電動機を流れる電流を検出する電流検出手段と、ス
イッチング素子を駆動する制御装置とを備え、スイッチ
ング素子のキャリア周波数を低周波数とすることによ
り、制御装置に設けたフォトカプラを低速型にしたもの
である。
Preferably, an IGBT is used as the switching element of the inverter. ◆ Again
Preferably, the natural frequency (resonance frequency) of the closed chamber is set to a frequency different from the carrier frequency of the inverter and its integral multiple. Further preferably, a rectifying element for converting alternating current to direct current in the inverter, a switching element for converting direct current to alternating current, a current detecting means for detecting a current flowing through the induction motor, and a control device for driving the switching element. And the carrier frequency of the switching element is set to a low frequency so that the photocoupler provided in the control device is of a low speed type.

【0008】また、好ましくは前記空気調和機に該空気
調和機の騒音を検出する騒音検出手段を設け、この騒音
検出手段が検出した騒音値が基準値より大きくなったと
きには、前記インバータのキャリア周波数を上げるよう
に制御する制御手段をインバータに設けたものである。
◆更に、好ましくは前記スクロール型圧縮機の運転周波
数が基準値を越えたときには、前記インバータのキャリ
ア周波数を低下させる手段をインバータに設けたもので
ある。
Preferably, the air conditioner is provided with noise detecting means for detecting noise of the air conditioner, and when the noise value detected by the noise detecting means exceeds a reference value, the carrier frequency of the inverter is increased. The inverter is provided with control means for controlling so as to raise.
Further, preferably, the inverter is provided with means for lowering the carrier frequency of the inverter when the operating frequency of the scroll compressor exceeds a reference value.

【0009】また、本発明はスクロール型圧縮機と、四
方弁と、室外熱交換器と、膨張手段と、室内熱交換器と
を順次配管接続して冷凍サイクルを形成したインバータ
付き空気調和機であって、前記スクロール型圧縮機を駆
動する誘導電動機の回転数を制御するインバータは、交
流を直流に変換する整流手段と、直流を交流に変換する
スイッチング素子と、該スイッチング素子のキャリア周
波数を4kHz以上10kHz以下にしたものである。
Further, the present invention is an air conditioner with an inverter in which a refrigeration cycle is formed by sequentially connecting a scroll compressor, a four-way valve, an outdoor heat exchanger, an expansion means, and an indoor heat exchanger by piping. The inverter that controls the rotation speed of the induction motor that drives the scroll compressor includes a rectifying unit that converts AC into DC, a switching element that converts DC into AC, and a carrier frequency of the switching element is 4 kHz. The frequency is set to 10 kHz or less.

【0010】更に、本発明はスクロール型圧縮機と、四
方弁と、室外熱交換器と、膨張手段と、室内熱交換器と
を順次配管接続したインバータ付き空気調和機の制御方
法であって、前記スクロール型圧縮機を駆動する誘導電
動機の回転数を制御するインバータに設けられたスイッ
チング素子のキャリア周波数を4kHz以上10kHz以下に
したものである。◆そして、好ましくは前記スクロール
型圧縮機の運転周波数が基準値より大のときは前記スイ
ッチング素子のキャリア周波数を低下させるものであ
る。
Furthermore, the present invention is a control method for an air conditioner with an inverter, in which a scroll compressor, a four-way valve, an outdoor heat exchanger, an expansion means, and an indoor heat exchanger are sequentially connected by piping. The carrier frequency of the switching element provided in the inverter that controls the rotation speed of the induction motor that drives the scroll compressor is set to 4 kHz or more and 10 kHz or less. And, preferably, when the operating frequency of the scroll compressor is higher than a reference value, the carrier frequency of the switching element is lowered.

【0011】また、好ましくは前記キャリア周波数を、
前記スクロール型圧縮機の運転周波数が基準値を超えた
ら漸減させるものである。◆更にまた、本発明はスクロ
ール型圧縮機と、四方弁と、室外熱交換器と、膨張手段
と、室内熱交換器とを順次配管接続したインバータ付き
空気調和機の制御方法であって、前記スクロール型圧縮
機を駆動する誘導電動機の回転数を制御するインバータ
に設けられたスイッチング素子のキャリア周波数を4kH
z以上10kHz以下にし、前記空気調和機に設けた騒音検
出手段の出力が基準値を超えたら前記インバータのキャ
リア周波数を低下させるようにしたものである。
Preferably, the carrier frequency is
When the operating frequency of the scroll compressor exceeds a reference value, it is gradually reduced. Still further, the present invention is a control method for an air conditioner with an inverter, in which a scroll compressor, a four-way valve, an outdoor heat exchanger, an expansion means, and an indoor heat exchanger are sequentially connected by piping. The carrier frequency of the switching element installed in the inverter that controls the rotation speed of the induction motor that drives the scroll compressor is 4 kHz.
The frequency is set to z or more and 10 kHz or less, and the carrier frequency of the inverter is lowered when the output of the noise detecting means provided in the air conditioner exceeds a reference value.

【0012】[0012]

【作用】空気調和機の冷媒圧縮用の圧縮機にスクロール
型圧縮機を用いる。これにより、トルク変動を小さく抑
えることができ、トルク変動に起因する騒音を低減出来
る。次に、このスクロール型圧縮機を駆動する誘導電動
機の制御に運転周波数可変の電圧形PWMインバータを
用い、そのスイッチング素子にIGBT(Insulated Ga
te Bipolar Transistor)を用いる。更に、このインバー
タのキャリア周波数を4kHzないし10kHzに制御する。
これにより、電動機から発生する耳障りな電磁音を低減
することができるとともに、IGBTの損失を低減でき
る。なお、このキャリア周波数は更に好ましくは5kHz
〜7kHzとするのがよい。キャリア周波数をこの範囲に
選べば、更に安価で低周波数の影響の少ないインバータ
制御の圧縮機が得られる。◆また、空気調和機が発生す
る騒音の大きさに応じてキャリア周波数を変化させれ
ば、圧縮機の駆動に起因する騒音を低減出来、快適な空
調環境が得られる。
A scroll type compressor is used as the compressor for compressing the refrigerant of the air conditioner. As a result, the torque fluctuation can be suppressed to a small level, and the noise caused by the torque fluctuation can be reduced. Next, a voltage-type PWM inverter with a variable operating frequency is used to control the induction motor that drives this scroll compressor, and an IGBT (Insulated Gamut) is used as its switching element.
te Bipolar Transistor). Further, the carrier frequency of this inverter is controlled to 4 kHz to 10 kHz.
As a result, it is possible to reduce an offensive electromagnetic noise generated from the electric motor and reduce the loss of the IGBT. The carrier frequency is more preferably 5 kHz.
It is good to set it to ~ 7kHz. If the carrier frequency is selected within this range, an inverter-controlled compressor that is less expensive and less affected by low frequencies can be obtained. ◆ Also, if the carrier frequency is changed according to the amount of noise generated by the air conditioner, the noise caused by driving the compressor can be reduced and a comfortable air conditioning environment can be obtained.

【0013】[0013]

【実施例】以下本発明の一実施例を図面を参照して説明
する。◆図1において、冷凍サイクルは室内機用熱交換
器1、室外機用熱交換器2、この室内機用熱交換器1と
室外機用熱交換器2との間に設けられた膨脹手段20、
冷房と暖房で冷凍サイクル内の冷媒の流れ方向を変える
四方弁4、内部に誘導電動機6を有し誘導電動機6の回
転によって冷媒の吸入・圧縮・吐出を行なう機構を有す
るスクロール型圧縮機5、およびこれらを順次接続する
冷凍サイクル用配管3とを備えている。そして、スクロ
ール型圧縮機5内の誘導電動機6にはこの誘導電動機6
を回転数制御するインバータ8が、さらにこのインバー
タ8には供給電源8が夫々接続されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In Fig. 1, the refrigeration cycle includes an indoor unit heat exchanger 1, an outdoor unit heat exchanger 2, and an expansion means 20 provided between the indoor unit heat exchanger 1 and the outdoor unit heat exchanger 2. ,
A four-way valve 4 that changes the flow direction of the refrigerant in the refrigeration cycle by cooling and heating, an induction motor 6 inside, and a scroll compressor 5 that has a mechanism for sucking, compressing, and discharging the refrigerant by rotation of the induction motor 6, And a refrigeration cycle pipe 3 for sequentially connecting these. The induction motor 6 in the scroll compressor 5 has the induction motor 6
An inverter 8 for controlling the number of revolutions is further connected to a supply power source 8 respectively.

【0014】また、誘導電動機とスクロール型圧縮機
に、またはその近傍に騒音を検出するための騒音検出手
段21が設けられている。この騒音検出手段としては、
通常の騒音計でも良いが、簡便のために、各種の加速度
センサ、AEセンサ等騒音や振動に関連した信号が得ら
れるものであれば良い。また、誘導電動機6またはスク
ロール型圧縮機5には回転数検出手段22が取り付けら
れている。この検出手段としては、光学センサや静電容
量型、電磁式のギャップセンサ等がある。
Further, noise detecting means 21 for detecting noise is provided at or near the induction motor and the scroll compressor. As this noise detection means,
A normal sound level meter may be used, but for the sake of simplicity, various acceleration sensors, AE sensors and the like that can obtain signals related to noise and vibration may be used. Further, the induction motor 6 or the scroll compressor 5 is provided with a rotation speed detecting means 22. Examples of this detecting means include an optical sensor, a capacitance type sensor, an electromagnetic gap sensor, and the like.

【0015】スクロール型圧縮機5は、例えば、図2の
断面図に示す構造を有している。回転軸に誘導電動機6
のロータが取り付けられ、この電動機ロータの反対端に
旋回スクロール14が取り付けられている。そして、誘
導電動機6が回転するとスクロール型圧縮機5では固定
スクロール14の外径側に形成された吸入口16から低
圧ガスが吸込まれ、次いでこのガスは渦巻状ラップを有
する固定スクロール14と旋回スクロール15とで形成
される圧縮空間に封じ込められ、誘導電動機6に連結し
たクランク軸を介して駆動される旋回スクロール15の
旋回運動によってスクロールの渦巻状ラップの中心に向
かうとともに、次第に圧縮されていく。圧縮空間は中心
部で最小であり、ガスは中心部において最高に圧縮さ
れ、固定スクロール14の中心部に形成された吐出口1
4'から上部吐出室に吐出され、次いで電動機室を経て
吐出管17から機外に吐出される。このようにして冷媒
ガスは吸入→圧縮→吐出が連続的に繰返され、吐出され
た冷媒は冷凍サイクル内を循環し冷房あるいは暖房作用
を行う。
The scroll compressor 5 has, for example, a structure shown in the sectional view of FIG. Induction motor 6 on the rotating shaft
Of the electric motor rotor, and the orbiting scroll 14 is attached to the opposite end of the electric motor rotor. When the induction motor 6 rotates, low-pressure gas is sucked from the suction port 16 formed on the outer diameter side of the fixed scroll 14 in the scroll compressor 5, and this gas is then fed to the fixed scroll 14 having a spiral wrap and the orbiting scroll. 15 is enclosed in a compression space formed by 15 and is driven toward the center of the spiral wrap of the scroll by the orbiting motion of the orbiting scroll 15 driven via a crankshaft connected to the induction motor 6, and is gradually compressed. The compression space is the smallest in the central part, the gas is compressed maximally in the central part, and the discharge port 1 formed in the central part of the fixed scroll 14
4'is discharged to the upper discharge chamber and then discharged from the discharge pipe 17 to the outside of the machine through the electric motor chamber. In this way, the refrigerant gas is continuously sucked, compressed, and discharged repeatedly, and the discharged refrigerant circulates in the refrigeration cycle to perform cooling or heating.

【0016】なお、誘導電動機6及びスクロール型圧縮
機5は、胴部を胴部側板24、上部を頭部カバー25、
底部を下部カバー25でそれぞれ覆われ、密封容器が形
成されている。ここで、この各カバーは鋼や鋳鉄等の騒
音を遮断する材料でこうせいされている。
In the induction motor 6 and the scroll compressor 5, the body part is a body part side plate 24, the upper part is a head cover 25,
The bottom part is covered with each of the lower covers 25 to form a sealed container. Here, each of the covers is made of a material such as steel or cast iron that blocks noise.

【0017】誘導電動機6を制御するインバータ8は、
図3に示すように供給電源7からの交流を直流に変換す
る整流素子9、平滑コンデンサ10,直流から新たに所
望の周波数の交流に変換するスイッチング素子11,誘
導電動機6へ流れる電流を検出する電流センサ12,電
流センサ12の検出した電流値を取り込み、スイッチン
グ素子11を駆動する制御装置13等を備えている。一
方、ここでは図示していないが、図3の空気調和機の室
内側の運転状態、例えば室温等と、室外側の運転状態、
例えば室外熱交換器温度等を用いて、室外側に設けた空
気調和機の制御演算装置において圧縮機の運転状態を計
算し、その値を運転周波数指令として制御装置13へ送
信する。この運転指令を受けて制御装置13はスイッチ
ング素子11をスイッチングする。これにより運転指令
に従った所望の運転周波数の交流を発生し、これを誘導
電動機6に供給し、誘導電動機6を回転させる。スイッ
チング素子11には、本実施例では、IGBTが用いら
れている。また、インバータ制御装置13では、運転周
波数が高いほど誘導電動機6への出力電圧を高くするパ
ルス幅変調が行なわれている。したがって、電動機6の
運転周波数が高いほど高い回転数で回転し、スクロール
型圧縮機5の容量制御が可能となる。
The inverter 8 for controlling the induction motor 6 is
As shown in FIG. 3, a rectifying element 9 for converting an alternating current from the power supply 7 into a direct current, a smoothing capacitor 10, a switching element 11 for newly converting a direct current into an alternating current of a desired frequency, and a current flowing to the induction motor 6 are detected. The current sensor 12 and the control device 13 for fetching the current value detected by the current sensor 12 and driving the switching element 11 are provided. On the other hand, although not shown here, the operating condition on the indoor side of the air conditioner of FIG. 3, such as room temperature and the operating condition on the outdoor side,
For example, the temperature of the outdoor heat exchanger is used to calculate the operation state of the compressor in the control arithmetic unit of the air conditioner provided outside the room, and the value is transmitted to the control device 13 as an operation frequency command. In response to this operation command, the control device 13 switches the switching element 11. As a result, an alternating current having a desired operating frequency according to the operating command is generated, and this is supplied to the induction motor 6 to rotate the induction motor 6. An IGBT is used as the switching element 11 in this embodiment. Further, in the inverter control device 13, pulse width modulation is performed such that the higher the operating frequency is, the higher the output voltage to the induction motor 6 is. Therefore, the higher the operating frequency of the electric motor 6, the higher the rotation speed of the electric motor 6, and the capacity control of the scroll compressor 5 becomes possible.

【0018】ここで、パルス幅変調の概要を図4に示
す。スクロール型圧縮機5の容量が指示されると、イン
バータはキャリア周波数を決定する。ここでは、キャリ
ア周波数が圧縮機の運転周波数に関わらず、一定、例え
ば5kHzとする(同図(a))。圧縮機の容量、すなわ
ち運転周波数として50Hzが指定されると、電圧の1周
期間には100個のキャリア信号が出力される。つま
り、1波長の間(20msec)を100に等分割し、その等分
割のタイミング(0.2msec)における正弦波の値を演
算し、この演算結果から各区間毎におけるスイッチング
素子への印加時間を決める印加信号が付与される(同図
(b))。この結果、同図(c)におけるような電圧波
形が得られる。この例では、キャリア信号を一定にした
が、後述するように、運転周波数と共に、キャリア信号
を変化させても良い。
An outline of pulse width modulation is shown in FIG. When the capacity of the scroll compressor 5 is designated, the inverter determines the carrier frequency. Here, the carrier frequency is constant regardless of the operating frequency of the compressor, for example, 5 kHz ((a) in the same figure). If the capacity of the compressor, that is, 50 Hz is specified as the operating frequency, 100 carrier signals are output during one cycle of the voltage. That is, one wavelength (20 msec) is equally divided into 100, the value of the sine wave at the timing (0.2 msec) of the equal division is calculated, and the application time to the switching element in each section is calculated from this calculation result. An applied signal for determination is given ((b) in the same figure). As a result, the voltage waveform as shown in FIG. In this example, the carrier signal is fixed, but the carrier signal may be changed together with the operating frequency as described later.

【0019】この様なパルス幅変調においては、これま
でキャリア周波数を10kHz以上にして、可聴周波数の
電磁音が電動機6から発生しない様に制御していたが、
本実施例ではスイッチング素子にIGBTを用い、キャ
リア周波数を10kHz以下の比較的低い周波数に設定し
ている。この様にキャリア周波数を可聴域に設定し電動
機単体で運転した場合の騒音測定結果を図5に示す。こ
の図に示すように、キャリア周波数が10kHz以下とな
ると、運転周波数が低下するにつれて騒音値が上昇す
る。しかしながら、本実施例の場合、インバータで駆動
されるモータを、図2に示す様に鉄製の容器内に収納
し、加えてスクロール型圧縮機の固有振動数を上記キャ
リア周波数及びその整数倍と一致しない様に設定して、
モータから発生するキャリア周波数と同一周波数成分の
電磁音がスクロール型圧縮機外部へ漏れるのを抑制して
いる。
In such pulse width modulation, the carrier frequency has been set to 10 kHz or higher so far so that the electromagnetic noise of the audible frequency is not generated from the electric motor 6.
In this embodiment, an IGBT is used as the switching element and the carrier frequency is set to a relatively low frequency of 10 kHz or less. FIG. 5 shows the noise measurement result when the carrier frequency is set in the audible range and the electric motor is operated alone. As shown in this figure, when the carrier frequency is 10 kHz or less, the noise value increases as the operating frequency decreases. However, in the case of the present embodiment, the motor driven by the inverter is housed in an iron container as shown in FIG. 2, and the natural frequency of the scroll compressor matches the carrier frequency and an integral multiple thereof. Set it not to
The electromagnetic noise of the same frequency component as the carrier frequency generated from the motor is suppressed from leaking to the outside of the scroll compressor.

【0020】図6にスクロール型圧縮器を運転したとき
の騒音の測定結果を示す。キャリア周波数が5〜6kHz
である比較的低い周波数値で制御した場合においても、
キャリア周波数が10kHz以上の場合と同様の騒音レベ
ルとなっている。そして、キャリア周波数が1〜2kHz
の場合と比較すると、騒音が大幅に低減している。この
騒音の低下は特に低速域で著しい。これより、圧縮機の
運転周波数が低いところでは、キャリア周波数を高めに
するのがよい。また本発明者等の実験によれば、キャリ
ア周波数をどんどん低下させると、耳障りな音が徐々に
増えてくる。これは、特に4kHz以下において顕著であ
り、5kHz以上にすると殆ど気にならなくなってくる。
FIG. 6 shows the measurement results of noise when the scroll compressor is operated. Carrier frequency is 5-6kHz
Even when controlled at a relatively low frequency value,
The noise level is the same as when the carrier frequency is 10 kHz or higher. And the carrier frequency is 1-2kHz
Compared to the case, the noise is significantly reduced. This noise reduction is remarkable especially in the low speed range. Therefore, it is preferable to increase the carrier frequency at a place where the operating frequency of the compressor is low. Further, according to experiments by the present inventors, when the carrier frequency is lowered more and more, annoying sound gradually increases. This is particularly noticeable below 4 kHz, and becomes almost unnoticeable above 5 kHz.

【0021】次に、上記構成の本実施例でキャリア周波
数を変化させた場合のインバータの損失を実験により求
めた結果を図7に示す。インバータ部のスイッチング素
子であるIGBTの損失を、キャリア周波数10kHzの
値で正規化して示している。この図7から分かるよう
に、IGBTの損失はキャリア周波数の低下と共に減少
している。そして、キャリア周波数が10kHzの場合と
5kHzの場合を比較すると、キャリア周波数が5kHzの場
合には、この例では、IGBTの損失が18%も低減し
ている。これより、キャリア周波数を低くして運転すれ
ば効率の面では利点が多いが、一方、騒音はキャリア周
波数が低いほど大きくなるから、実際の運転では、これ
らを組み合わせて運転するのが望ましい。すなわち、出
来るだけ、キャリア周波数を低くして運転し、騒音レベ
ルが許容値を超えたら、キャリア周波数を上げるように
する。これにより、インバータの容量を小さくすること
ができ、小型化及び低廉化が可能になる。ここで、騒音
レベルの検出には、上述したセンサの出力を用いる。
Next, FIG. 7 shows a result of experimentally finding the loss of the inverter when the carrier frequency is changed in this embodiment having the above-mentioned structure. The loss of the IGBT, which is the switching element of the inverter unit, is shown normalized by the value of the carrier frequency of 10 kHz. As can be seen from FIG. 7, the loss of the IGBT decreases as the carrier frequency decreases. Then, comparing the case where the carrier frequency is 10 kHz and the case where the carrier frequency is 5 kHz, when the carrier frequency is 5 kHz, the loss of the IGBT is reduced by 18% in this example. As a result, operating at a lower carrier frequency has many advantages in terms of efficiency, but on the other hand, since noise increases as the carrier frequency becomes lower, it is desirable to combine these in actual operation. That is, the carrier frequency is lowered as much as possible for operation, and when the noise level exceeds the allowable value, the carrier frequency is increased. As a result, the capacity of the inverter can be reduced, and the size and cost can be reduced. Here, the output of the above-described sensor is used to detect the noise level.

【0022】次に、図8に上記実施例の変形例を示す。
この実施例においては、運転周波数が高いときにキャリ
ア周波数を連続的に、または段階的に低下させている。
キャリア周波数をこのように選ぶことにより、IGBT
の損失が増大する高運転周波数域で高キャリア周波数に
なることを防止できる効果がある。
FIG. 8 shows a modification of the above embodiment.
In this embodiment, the carrier frequency is reduced continuously or stepwise when the operating frequency is high.
By selecting the carrier frequency in this way, the IGBT
There is an effect that it is possible to prevent a high carrier frequency in a high operating frequency range in which the loss of is increased.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上述べたように、空気調和機のインバ
ータのスイッチング素子にIGBTを用い、容量制御可
能なスクロール型圧縮機と、誘導電動機を密閉容器内に
収納し、インバータのキャリア周波数を4kHz以上、1
0kHz以下としたので、騒音の低下とインバータの損失
の低減との双方を満足する空気調和器を実現できる。ま
た、キャリア周波数を低下させたので、装置の小型化を
実現でき、廉価となる。さらに、IGBTの損失を低減
できるので、IGBTからの発熱を低減でき、冷却系統
が簡単になる。さらに、インバータおよびモータ効率を
上げることが可能となり、圧縮機の作動範囲を広げるこ
とが可能となり、幅広い容量制御も実現できる。
As described above, the IGBT is used as the switching element of the inverter of the air conditioner, the scroll type compressor capable of controlling the capacity and the induction motor are housed in the closed container, and the carrier frequency of the inverter is 4 kHz. Above 1
Since the frequency is set to 0 kHz or less, it is possible to realize an air conditioner that satisfies both the noise reduction and the inverter loss reduction. Further, since the carrier frequency is lowered, the device can be downsized and the cost can be reduced. Further, since the loss of the IGBT can be reduced, the heat generation from the IGBT can be reduced and the cooling system can be simplified. Further, the efficiency of the inverter and the motor can be increased, the operating range of the compressor can be widened, and a wide range of capacity control can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例の空気調和機の冷凍サイクル
を示す模式図。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a refrigeration cycle of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明に用いるスクロール型圧縮機の一実施例
の縦断面図。
FIG. 2 is a vertical sectional view of an embodiment of a scroll compressor used in the present invention.

【図3】空気調和機に使用するインバータの構成ブロッ
ク図。
FIG. 3 is a configuration block diagram of an inverter used in the air conditioner.

【図4】パルス幅変調を説明する図。FIG. 4 is a diagram illustrating pulse width modulation.

【図5】インバータのキャリア周波数を変化させたとき
のモータ単体騒音レベルの変化を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a change in noise level of a motor when the carrier frequency of the inverter is changed.

【図6】空気調和機の圧縮機各運転周波数における騒音
レベルのキャリア周波数による変化を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a change in noise level at each operating frequency of the compressor of the air conditioner depending on the carrier frequency.

【図7】IGBTにおける損失のキャリア周波数による
変化を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing a change in loss of an IGBT according to a carrier frequency.

【図8】本発明の変形例のキャリア周波数の制御を示す
図。
FIG. 8 is a diagram showing control of a carrier frequency according to a modification of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…室内機用熱交換器,2…室外機用熱交換器,3…冷
媒配管,4…四方弁,5…スクロール型圧縮機,6…誘
導電動機,7…供給電源,8…インバータ,9…整流素
子,10…平滑コンデンサ,11…スイッチング素子,
12…電流センサ,13…スイッチング素子駆動用制御
装置,14…固定スクロール,14'…固定スクロール
中心部の吐出口,15…旋回スクロール,16…吸入
口,17…吐出口。21…騒音検出手段,22…回転数
検出手段。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Indoor unit heat exchanger, 2 ... Outdoor unit heat exchanger, 3 ... Refrigerant piping, 4 ... Four-way valve, 5 ... Scroll type compressor, 6 ... Induction motor, 7 ... Supply power supply, 8 ... Inverter, 9 ... rectifying element, 10 ... smoothing capacitor, 11 ... switching element,
12 ... Current sensor, 13 ... Switching element drive control device, 14 ... Fixed scroll, 14 '... Discharge port at the center of the fixed scroll, 15 ... Orbiting scroll, 16 ... Suction port, 17 ... Discharge port. 21 ... Noise detecting means, 22 ... Rotation speed detecting means.

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】誘導電動機で駆動される容量制御可能なス
クロール型圧縮機を有し、この誘導電動機を電圧形PW
Mインバータにより回転数制御するインバータ付き空気
調和機において、 前記誘導電動機と前記スクロール型圧縮機とを密閉チャ
ンバにより密閉し、前記インバータのキャリア周波数を
4kHz以上10kHz以下としたことを特徴とするインバー
タ付き空気調和機。
1. A scroll type compressor having a capacity controllable drive by an induction motor, wherein the induction motor is a voltage source PW.
An air conditioner with an inverter that controls the rotation speed by an M inverter, wherein the induction motor and the scroll compressor are hermetically sealed by a hermetic chamber, and the carrier frequency of the inverter is 4 kHz or more and 10 kHz or less. Air conditioner.
【請求項2】前記インバータのスイッチング素子にIG
BTを用いたことを特徴とする請求項1に記載のインバ
ータ付き空気調和機。
2. An IG is used as a switching element of the inverter.
The air conditioner with an inverter according to claim 1, wherein BT is used.
【請求項3】前記密閉チャンバの固有振動数を前記イン
バータのキャリア周波数の整数倍とは異なる周波数とし
たことを特徴とする請求項1又は2に記載のインバータ
付き空気調和機。
3. The air conditioner with an inverter according to claim 1, wherein the natural frequency of the closed chamber is a frequency different from an integral multiple of the carrier frequency of the inverter.
【請求項4】前記インバータは交流を直流に変換する整
流素子と、直流を交流に変換するスイッチング素子と、
前記誘導電動機を流れる電流を検出する電流検出手段
と、スイッチング素子を駆動する制御装置とを備え、こ
の制御装置に低速型のフォトカプラを備えることを特徴
とする請求項1又は2に記載のインバータ付き空気調和
機。
4. The inverter comprises a rectifying element for converting alternating current to direct current, and a switching element for converting direct current to alternating current.
3. The inverter according to claim 1, further comprising a current detection unit that detects a current flowing through the induction motor and a control device that drives a switching element, and the control device includes a low-speed photocoupler. With air conditioner.
【請求項5】前記空気調和機に該空気調和機の騒音を検
出する騒音検出手段を設け、該騒音検出手段が検出した
騒音値が基準値より大のときには、前記インバータのキ
ャリア周波数を上げる制御手段を該インバータに設けた
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のインバータ付
き空気調和機。
5. The air conditioner is provided with noise detecting means for detecting noise of the air conditioner, and when the noise value detected by the noise detecting means is larger than a reference value, control for increasing the carrier frequency of the inverter is performed. The air conditioner with an inverter according to claim 1 or 2, wherein means is provided in the inverter.
【請求項6】前記スクロール型圧縮機の運転周波数が基
準値を越えたときには、前記インバータのキャリア周波
数を低下させる手段を該インバータに設けたことを特徴
とする請求項1又は2に記載のインバータ付き空気調和
機。
6. The inverter according to claim 1, wherein the inverter is provided with means for lowering the carrier frequency of the inverter when the operating frequency of the scroll compressor exceeds a reference value. With air conditioner.
【請求項7】スクロール型圧縮機と、四方弁と、室外熱
交換器と、膨張手段と、室内熱交換器とを順次配管接続
して冷凍サイクルを形成したインバータ付き空気調和機
であって、前記スクロール型圧縮機を駆動する誘導電動
機の回転数を制御するインバータは、交流を直流に変換
する整流手段と、直流を交流に変換するスイッチング素
子と、該スイッチング素子のキャリア周波数を4kHz以
上10kHz以下にしたことを特徴とするインバータ付き
空気調和機。
7. An air conditioner with an inverter, wherein a scroll type compressor, a four-way valve, an outdoor heat exchanger, an expansion means, and an indoor heat exchanger are sequentially connected by piping to form a refrigeration cycle. An inverter that controls the rotation speed of an induction motor that drives the scroll compressor includes a rectifying unit that converts AC into DC, a switching element that converts DC into AC, and a carrier frequency of the switching element is 4 kHz or more and 10 kHz or less. An air conditioner with an inverter that is characterized by
【請求項8】スクロール型圧縮機と、四方弁と、室外熱
交換器と、膨張手段と、室内熱交換器とを順次配管接続
したインバータ付き空気調和機の制御方法であって、前
記スクロール型圧縮機を駆動する誘導電動機の回転数を
制御するインバータに設けられたスイッチング素子のキ
ャリア周波数を4kHz以上10kHz以下にしたことを特徴
とするインバータ付き空気調和機の制御方法。
8. A control method for an air conditioner with an inverter, in which a scroll compressor, a four-way valve, an outdoor heat exchanger, an expansion means, and an indoor heat exchanger are sequentially connected by piping. A method for controlling an air conditioner with an inverter, characterized in that a carrier frequency of a switching element provided in an inverter that controls a rotation speed of an induction motor that drives a compressor is set to 4 kHz or more and 10 kHz or less.
【請求項9】前記スクロール型圧縮機の運転周波数が基
準値より大のときは前記スイッチング素子のキャリア周
波数を低下させることを特徴とする請求項8に記載のイ
ンバータ付き空気調和機の制御方法。
9. The method of controlling an air conditioner with an inverter according to claim 8, wherein the carrier frequency of the switching element is lowered when the operating frequency of the scroll compressor is higher than a reference value.
【請求項10】前記キャリア周波数を、前記スクロール
型圧縮機の運転周波数が基準値を超えたら漸減させるこ
とを特徴とする請求項9に記載のインバータ付き空気調
和機の制御方法。
10. The method of controlling an air conditioner with an inverter according to claim 9, wherein the carrier frequency is gradually reduced when the operating frequency of the scroll compressor exceeds a reference value.
【請求項11】スクロール型圧縮機と、四方弁と、室外
熱交換器と、膨張手段と、室内熱交換器とを順次配管接
続したインバータ付き空気調和機の制御方法であって、
前記スクロール型圧縮機を駆動する誘導電動機の回転数
を制御するインバータに設けられたスイッチング素子の
キャリア周波数を4kHz以上10kHz以下にし、前記空気
調和機に設けた騒音検出手段の出力が基準値を超えたら
前記インバータのキャリア周波数を低下させることを特
徴とするインバータ付き空気調和機の制御方法。
11. A control method for an air conditioner with an inverter, in which a scroll compressor, a four-way valve, an outdoor heat exchanger, an expansion means, and an indoor heat exchanger are sequentially connected by piping.
The carrier frequency of the switching element provided in the inverter that controls the rotation speed of the induction motor that drives the scroll compressor is set to 4 kHz or more and 10 kHz or less, and the output of the noise detection means provided in the air conditioner exceeds the reference value. A method for controlling an air conditioner with an inverter, characterized in that the carrier frequency of the cod is reduced.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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