WO2014038402A1 - 空気調和機のインバータ装置 - Google Patents

空気調和機のインバータ装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2014038402A1
WO2014038402A1 PCT/JP2013/072576 JP2013072576W WO2014038402A1 WO 2014038402 A1 WO2014038402 A1 WO 2014038402A1 JP 2013072576 W JP2013072576 W JP 2013072576W WO 2014038402 A1 WO2014038402 A1 WO 2014038402A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
inverter
inverter device
output voltage
circuit
air conditioner
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/072576
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
達弘 横木
加藤　裕二
勝美 古結
Original Assignee
株式会社 東芝
東芝コンシューマエレクトロニクス・ホールディングス株式会社
東芝ホームアプライアンス株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社 東芝, 東芝コンシューマエレクトロニクス・ホールディングス株式会社, 東芝ホームアプライアンス株式会社 filed Critical 株式会社 東芝
Priority to KR1020157004162A priority Critical patent/KR101726099B1/ko
Priority to CN201380046301.1A priority patent/CN104620485B/zh
Publication of WO2014038402A1 publication Critical patent/WO2014038402A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/20909—Forced ventilation, e.g. on heat dissipaters coupled to components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • F25B49/025—Motor control arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208—Arrangements for improving power factor of AC input
    • H02M1/4225—Arrangements for improving power factor of AC input using a non-isolated boost converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1584—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Definitions

  • Embodiment of this invention is related with the inverter apparatus of an air conditioner.
  • an inverter device provided in an air conditioner
  • a configuration including two boosting circuits is usually considered.
  • the inverter device is relatively relatively small in the outdoor unit body due to design restrictions such as the positional relationship with the compressor or the outdoor blower and the size of the space in the outdoor unit body. It is installed in a portion where space is easily secured, that is, a portion obliquely above the outdoor blower and above the compressor.
  • the electrical component accommodated in an inverter apparatus is mounted
  • the highly exothermic component is mounted on the lower surface side of the substrate inside the inverter device through which the cooling air from the outdoor blower flows, and the lower surface side of the substrate has a heat sink.
  • the electric parts constituting the booster circuit include heavy parts such as a reactor (inductor). Therefore, in the case where such a heavy component is mounted in a state of being hung on the lower surface side of the substrate, there is a problem that the component falls off due to, for example, vibration accompanying driving of the compressor. For this reason, conventionally, this reactor is not mounted on the substrate in the electric component box, but is separately fixed to the wall of the partition plate or the like. For this reason, a separate installation space from the electrical component box is required, and additional components are required.
  • This embodiment provides an inverter device for an air conditioner that reduces the weight of the components that constitute the booster circuit.
  • the inverter device of the air conditioner of the present embodiment includes a substrate, a plurality of booster circuits, and control means.
  • the substrate is attached so that the cooling air flows on the lower surface side.
  • Each booster circuit is mounted on the lower surface side of the substrate.
  • the control means switches the number of boosting circuits to be driven according to the size of the load.
  • the disassembled perspective view which shows the structure of the outdoor unit of the air conditioner which concerns on 1st Embodiment.
  • Front view showing the internal configuration of the outdoor unit Plan view showing the internal configuration of the outdoor unit Plan view showing the appearance of the inverter device
  • Side view showing the appearance of the inverter device
  • An exploded perspective view showing the internal configuration of the inverter device The perspective view which shows the state which looked at the inverter board
  • an outdoor unit 10 of an air conditioner has a rectangular box-shaped metal outdoor unit body 11.
  • the front cabinet 12 that constitutes the front surface of the outdoor unit main body 11 is provided with an outlet 121 into which a fan guard is fitted.
  • a packed valve cover 14 that is a side cover is detachably attached to the right side cabinet 13 that forms the right side surface of the outdoor unit main body 11.
  • the upper surface of the outdoor unit body 11 is constituted by a top plate 15, and the left side surface of the outdoor unit body 11 is constituted by a left side cabinet 16.
  • the back surface of the outdoor unit main body 11 is configured by a rear cabinet (not shown) or is in an open state.
  • the left side cabinet 16 has crosspieces with a predetermined interval in the vertical direction, and the crosspieces are open.
  • the rear cabinet is composed of crosspieces having a predetermined interval in the vertical direction and the horizontal direction, and the crosspieces are open.
  • the rear cabinet may be omitted and the opening may be left as it is.
  • the interior of the outdoor unit main body 11 is configured such that the upper space of the bottom plate 17 constituting the bottom surface of the outdoor unit main body 11 is divided into two spaces by a partition plate 21.
  • the partition plate 21 has a front end in contact with the back surface of the side of the outlet of the front cabinet 12 and a rear end in contact with a corner where the rear cabinet and the right side cabinet 13 intersect.
  • the partition plate 21 extends in parallel to the left and right side cabinets 13 and 16 from the front cabinet 12 toward the back, and further toward the corner where the right side cabinet 13 and the rear cabinet intersect from the vicinity of the rear cabinet. It is bent diagonally.
  • the space chamber formed on the left side cabinet 16 side of the partition plate 21 is the heat exchange chamber 11A, and the space chamber formed on the right side cabinet 13 side is the machine chamber 11B. From the mounting position and form of the partition plate 21, the heat exchange chamber 11A has a volume of about 3/4 inside the outdoor unit body 11, and the machine room 11B has a remaining volume of about 1/4.
  • An outdoor heat exchanger 22 is disposed in the heat exchange chamber 11A.
  • the outdoor heat exchanger 22 is placed on the bottom plate 17 of the outdoor unit main body 11, is close to the left side cabinet 16 and the rear cabinet, and is substantially in plan view along the left side cabinet 16 and the rear cabinet. It is formed in an L shape.
  • One end of the outdoor heat exchanger 22 extends to a corner where the front cabinet 12 and the left side cabinet 16 intersect, and the other end extends to a corner where the right side cabinet 13 and the rear cabinet intersect.
  • a blower support member 23 is provided in the heat exchange chamber 11A, and an outdoor blower 24 is supported by the blower support member 23. That is, the outdoor fan 24 is located in a space surrounded by the outdoor heat exchanger 22, the partition plate 21, and the front cabinet 12 in the outdoor unit body 11.
  • the outdoor blower 24 is configured by a propeller fan that sucks air from the back side of the outdoor unit body 11 and blows it out to the front side.
  • a reinforcing member (not shown) that contacts the front cabinet 12 is attached to the upper end portion of the blower support member 23 via a fixture. This reinforcing member is formed by using a punched piece obtained when the outlet is formed in the front cabinet 12 by punching.
  • the left side cabinet 16 side and the rear cabinet side of the opening structure become the outside air suction side as shown by arrows A and B in FIG. 3, and face the front side in the axial direction of the outdoor blower 24.
  • the front cabinet 12 side having the outlet is the air blowing side after heat exchange.
  • the partition plate 21 is bent obliquely from the vicinity of the rear cabinet toward the corner where the right side cabinet 13 and the rear cabinet intersect, a part of the cooling air due to the blowing action of the outdoor blower 24 is obtained. Flows so as to be guided along the partition plate 21 and is guided to a portion of the inverter device 100 protruding into the heat exchanger chamber 11A. In FIG. 3, the cooling air guided to the inverter device 100 is indicated by an arrow B.
  • a compressor 25 and a gas-liquid separator 26 are disposed in the machine room 11B, and piping 27 including a four-way switching valve connected to the compressor 25 and the gas-liquid separator 26 is accommodated.
  • the piping 27 includes a packed valve (piping connection on-off valve) to which a refrigerant pipe extending from an indoor unit (not shown) is connected. Although not shown, the packed valve is exposed from the lower portion of the right side cabinet 13 and is covered with the packed valve cover 14 described above.
  • the compressor 25, the gas-liquid separator 26, the four-way switching valve, and the like are connected to the outdoor heat exchanger 22 in the heat exchange chamber 11A, the indoor heat exchanger accommodated in the indoor unit, and the like through a refrigerant pipe. This constitutes the refrigeration cycle.
  • the machine room refrigeration cycle components including the compressor 25, the gas-liquid separator 26, the four-way switching valve, the piping 27, and the like disposed in the machine room 11B have dimensions in the height direction from the bottom plate 17 to the top plate 15. Therefore, in the outdoor unit main body 11, there is a space margin in the portion above the outdoor fan 24 and in the upper portion of the machine room refrigeration cycle component in the outdoor unit main body 11. . And the inverter apparatus 100 is attached to this space part. That is, the upper end of the partition plate 21 is notched, and the inverter device 100 is fitted into this notched portion, and is fixed in a state of being interposed between the partition plate 21 and the top plate 15.
  • the inverter device 100 is disposed in the outdoor unit main body 11 above the machine room refrigeration cycle part including the compressor 25 with a space from the machine room refrigeration cycle part.
  • the inverter device 100 has a thin box shape as a whole, and approximately 3/4 of the inverter device 100 is located in the machine room 11B, and the remaining approximately 1/4 projects into the heat exchange chamber 11A.
  • the housing 31 which comprises the outline of the inverter apparatus 100 makes a rectangular shape as a whole.
  • the housing 31 includes a base portion 32 and a cover portion 33.
  • the base portion 32 is made of metal and has a rectangular box shape with an upper surface opened.
  • a large number of air holes 321 and air holes 322 are provided on the side surface of the base portion 32.
  • a waterproof plate 34 is detachably attached to a portion of the side surface portion of the base portion 32 where the vent hole 321 is provided with a gap so as not to block the vent hole 321.
  • the waterproof plate 34 is a member for preventing water and the like from entering the inverter device 100 from the vent hole 321.
  • the upper surface opening of the base portion 32 is closed by a metal rectangular plate-like cover portion 33, whereby a rectangular box-shaped housing 31 is formed.
  • a resin-made substrate base 35 is disposed between the base portion 32 and the cover portion 33, and an inverter substrate 36 is attached to the substrate base 35.
  • the cover portion 33 has a bent portion that is bent downward so as to cover the outer peripheral surface of the substrate base 35 at its peripheral edge portion in order to prevent water and the like from entering the inside of the base portion 32 from the upper surface side.
  • an opening 37 communicating with the inside of the inverter device 100 is provided on the bottom surface of the base portion 32, that is, the portion constituting the bottom surface of the inverter device 100.
  • the opening 37 has a substantially rectangular shape extending in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the inverter device 100.
  • the inverter device 100 has a configuration in which the inverter board 36 is disposed near the cover portion 33, and accordingly, a relatively large space is provided on the lower surface side of the inverter substrate 36 in the casing 31 of the inverter device 100 than on the upper surface side. It is secured. Therefore, the cooling air entering from the outside of the inverter device 100 tends to flow into the lower surface side of the inverter board 36.
  • a noise filter 51 On the lower surface side of the inverter board 36, a noise filter 51, a diode bridge 52 that is a full-wave rectifier circuit, a plurality of booster circuits 53, an electrolytic capacitor 54, an inverter circuit 55 that drives a load, and the like are mounted.
  • the booster circuit 53 three booster circuits 53A, 53B, and 53C are mounted.
  • the electrolytic capacitor 54 having a relatively large size and large weight is mounted in a suspended state at a substantially central portion in the longitudinal direction of the lower surface of the inverter board 36. Yes.
  • other electrical components are also mounted on the lower surface of the inverter board 36.
  • the booster circuits 53A, 53B, and 53C include inductors 61A, 61B, and 61C, diodes 62A, 62B, and 62C, and switching elements 63A, 63B, and 63C, respectively.
  • inductors 61A, 61B, and 61C that are relatively large in size and heavy are mounted in a state of being suspended at one end side in the longitudinal direction of the lower surface of inverter board 36. Has been.
  • other electrical components are also mounted on the lower surface of the inverter board 36.
  • the inductors 61 ⁇ / b> A, 61 ⁇ / b> B, 61 ⁇ / b> C are not mounted on a dedicated board provided separately from the inverter board 36, but are all mounted on one inverter board 36 together with other electrical components.
  • the switching elements 63A, 63B, and 63C are constituted by MOSFETs or IGBTs for a booster circuit.
  • a heat sink 71 for cooling an electrical component that generates heat with driving is disposed at a position shifted to the inductors 61A, 61B, 61C side from the central portion in the longitudinal direction. It is attached so as to cover electric parts such as the inverter circuit 55.
  • the heat sink 71 corresponds to a heat radiating portion, and is composed of, for example, a heat radiating fin. As shown in FIGS. 5 and 8, the heat sink 71 is exposed to the outside of the inverter device 100 through the opening 37 described above. In this case, the heat sink 71 is exposed to the lower side where the outdoor blower 24 exists in a state where the inverter device 100 is attached to the inside of the outdoor unit body 11 of the outdoor unit 10.
  • the lower surface side of the inverter board 36 is partitioned into a high temperature portion 72 and a low temperature portion 73 as shown in FIGS.
  • inductor 61A, 61B, 61C is mounted in the high temperature part 72
  • the electrolytic capacitor 54 is mounted in the low temperature part 73, It is in the state which interposed the heat sink 71 between both. Therefore, even if the inductor 61 generates heat as it is driven, the heat is absorbed by the heat sink 71 and is difficult to flow from the high temperature portion 72 to the low temperature portion 73.
  • the heat sink 71 is formed in a fin shape and has a large number of depressions, a large heat radiation area can be secured in a small space, and heat flows from the high temperature portion 72 to the low temperature portion 73. Can be effectively prevented.
  • vent holes 321 are provided on the high temperature portion 72 side of the inverter device 100, the air inside the inverter device 100 and the outside air can be exchanged via the vent holes 321. Thereby, the heat in the high temperature part 72 can be discharge
  • the inverter board 36 is mounted with various electrical components as described above, the compressor 25 in the machine room 11B, the four-way switching valve constituting the piping 27, and the heat exchange chamber 11A. Wiring extending from various devices such as the outdoor fan 24 is connected. Moreover, the inverter apparatus 100 will be in the state in which the lower surface side of the inverter board
  • an AC power supply 80 is connected to the input side of the diode bridge 52 via a noise filter 51.
  • a plurality of booster circuits 53A, 53B, and 53C are connected to the output side of the diode bridge 52.
  • the positive output terminal of the diode bridge 52 is connected to one terminal of the electrolytic capacitor 54 via inductors 61A, 61B, 61C and diodes 62A, 62B, 62C constituting the booster circuits 53A, 53B, 53C.
  • the negative output terminal of the diode bridge 52 is connected to the other terminal of the electrolytic capacitor 54.
  • the switching elements 63A, 63B, and 63C constituting the booster circuits 53A, 53B, and 53C are provided between the connection point of the inductors 61A, 61B, and 61C and the diodes 62A, 62B, and 62C and the negative output terminal of the diode bridge 52. Is provided.
  • the DC power lines L3 and L4 are connected to both terminals of the electrolytic capacitor 54.
  • An output voltage detection circuit 91 is provided between the DC power supply lines L3 and L4.
  • the output voltage detection circuit 91 includes a resistor 92 and a resistor 93 connected in series, and outputs the voltage value at the voltage dividing point to the power factor correction control unit 300.
  • the power factor correction control unit 300 monitors the output voltage output to the inverter circuit 55 based on the input voltage value.
  • the power factor correction control unit 300 performs feedback control of driving of the booster circuit 53 so that the output voltage becomes the target voltage value set by the main control unit 400.
  • the resistor 93 includes a variable resistor 94.
  • the main control unit 400 changes the resistance value of the variable resistor 94 to change the voltage of the electrolytic capacitor 54, in other words, the output voltage output to the inverter circuit 55 (the target value of the output voltage). ).
  • the main control unit 400 can change the resistance value of the variable resistor 94 to three levels of “light level”, “medium level”, and “heavy level”.
  • the magnitude of the voltage of the electrolytic capacitor 54 that is, the magnitude of the output voltage to the inverter circuit 55 can be changed in three stages of “light level”, “medium level”, and “heavy level”.
  • the inverter circuit 55 converts the input DC voltage VDC into a high frequency voltage and outputs it to the load 120 by the switching operation.
  • a compressor 25 constituting a refrigeration cycle of the air conditioner is connected as the load 120.
  • the on / off operation of switching elements (not shown) constituting the inverter circuit 55 is controlled by a gate control circuit (not shown).
  • the power factor correction control unit 300 outputs drive signals to the switching elements 63A, 63B, and 63C of the booster circuits 53A, 53B, and 53C, respectively.
  • the power factor correction control unit 300 turns on the switching elements 63A, 63B, and 63C after the current flowing through the inductors 61A, 61B, and 61C or the diodes 62A, 62B, and 62C becomes zero. That is, the power factor correction control unit 300 drives each booster circuit 53A, 53B, 53C in a so-called critical mode.
  • the power factor correction control unit 300 applies the DC voltage VDC set by the main control unit 400 between the DC power supply lines L3 and L4 by driving the booster circuits 53A, 53B, and 53C. That is, the power factor correction control unit 300 outputs the output voltage set by the main control unit 400 to the inverter circuit 55. At this time, the power factor correction control unit 300 switches the number of boosting circuits 53 to be driven according to the magnitude of the output voltage required for the compressor 25.
  • the power factor improvement control unit 300 drives one booster circuit 53A and the other two booster circuits 53B and 53C. Is set not to drive.
  • this drive form is referred to as a single drive system.
  • the main control unit 400 changes the resistance value of the variable resistor 94 to “light level”.
  • the magnitude of the output voltage to the inverter circuit 55 is also changed to “light level”.
  • the power factor correction control unit 300 feedback-controls the booster circuit 53A so that the output voltage to the inverter circuit 55 becomes the changed voltage value.
  • the power factor improvement control unit 300 drives the two booster circuits 53A and 53B and the other booster circuit 53C. Is set not to drive.
  • this drive form is referred to as a first interleave drive system.
  • the main control unit 400 changes the resistance value of the variable resistor 94 to “medium level”.
  • the magnitude of the output voltage to the inverter circuit 55 is also changed to “medium level”.
  • the power factor correction control unit 300 feedback-controls the booster circuits 53A and 53B so that the output voltage to the inverter circuit 55 becomes the changed voltage value.
  • the power factor correction control unit 300 causes the three booster circuits 53A, 53B, and 53C, that is, all the booster circuits 53 to be It is set to drive.
  • this drive form is referred to as a second interleave drive system.
  • the main control unit 400 changes the resistance value of the variable resistor 94 to “heavy level”.
  • the magnitude of the output voltage to the inverter circuit 55 is also changed to “heavy level”.
  • the power factor correction control unit 300 performs feedback control of the booster circuits 53A, 53B, and 53C so that the output voltage to the inverter circuit 55 becomes the changed voltage value.
  • the magnitude of the output voltage required for the compressor 25 is determined by the load determination control unit 500 provided in the main control unit 400.
  • the determination result by the load determination control unit 500 is given to the power factor improvement control unit 300.
  • the power factor improvement control unit 300 boosts the voltage as described above according to the determination result obtained from the load determination control unit 500.
  • the driving form of the circuit 53 in other words, the number of boosting circuits 53 to be driven is switched.
  • the load determination control unit 500 includes an input current input from the AC power supply 80, an electric energy supplied from the AC power supply 80, an output voltage output to the inverter circuit 55 that drives the compressor 25, and a motor current of the compressor 25.
  • the magnitude of the output voltage required for the compressor 25 can be determined in three levels: “light level”, “medium level”, and “heavy level”. It is set to judge.
  • the input current input from the AC power supply 80 is detected by the input current detection unit 600.
  • the input current detection unit 600 detects an input current via the current detector 601 and gives the detected value to the load determination control unit 500.
  • the amount of power supplied from the AC power supply 80 is based on the input current value from the AC power supply 80 detected by the input current detection unit 600 and the input voltage from the AC power supply 80 detected by the input voltage detection unit 700. Calculated.
  • Input voltage detection unit 700 detects an AC input voltage between AC power supply lines L1 and L2, and provides the detected value to load determination control unit 500.
  • the load determination control unit 500 calculates the amount of electric power supplied from the AC power supply 80 based on the input current value given from the input current detection unit 600 and the input voltage value given from the input voltage detection unit 700.
  • the motor current of the compressor 25 is detected by the motor current detection unit 800.
  • the motor current detection unit 800 detects the load 120, in this case, the motor current of the compressor 25, and gives the detected value to the load determination control unit 500.
  • the operating frequency of the compressor 25 is detected by the frequency detection unit 900.
  • the frequency detector 900 detects the operating frequency of the load 120, in this case, the compressor 25, and provides the detected value to the load determination control unit 500.
  • the load determination control unit 500 determines the magnitude of the output voltage required for the compressor 25 based on at least one of the detection values given from the respective detection units as described above.
  • the power factor correction control unit 300 is also set to switch the number of boosting circuits 53 to be driven according to the temperature of the switching elements 63A, 63B, 63C.
  • the temperatures of the switching elements 63A, 63B, and 63C are detected by a temperature detection sensor 631 configured with, for example, a thermistor.
  • the temperature detection sensor 631 corresponds to a temperature detection means, detects the temperature of each switching element 63A, 63B, 63C, and gives the detected value to the power factor correction control unit 300.
  • the power factor correction control unit 300 switches the number of booster circuits 53 to be driven according to the detected temperature given from the temperature detection sensor 631.
  • the first interleave drive method or the second interleave drive method is switched.
  • the burden on the switching element 63A is reduced.
  • the load of the switching element 63A is distributed to the other switching elements 63B and 63C.
  • the driving load of the switching element 63A can be suppressed and the temperature can be lowered.
  • the booster circuit 53 when the booster circuit 53 is driven by the first interleave driving method and the temperature of the switching elements 63A and 63B becomes higher than the reference value, the boosting operation is performed by switching to the second interleave driving method.
  • the output voltage set by the main control unit 400 may be corrected to a lower value. Thereby, the conduction time of each switching element 63 can be shortened and the load can be reduced.
  • the power factor correction control unit 300, the main control unit 400, and the load determination control unit 500 constitute the control means of this embodiment, and each of these control units may be constituted by one control unit. Further, the control means of the present embodiment may be configured by hardware, software, or a combination thereof.
  • the inverter device 100 of the air conditioner switches the number of booster circuits 53 to be driven according to the magnitude of the output voltage required for the compressor 25 that is a load.
  • the required output voltage can be appropriately output by appropriately adjusting the number of booster circuits 53 to be driven.
  • the inductors 61A, 61B, and 61C constituting the booster circuits 53A, 53B, and 53C can be downsized as compared with the conventional configuration in which one or two booster circuits are provided. And weight reduction can be achieved. Therefore, when the inverter device 100 is mounted upside down in the enclosure of the outdoor unit 10 of the air conditioner, that is, the inductor 61 constituting the booster circuit 53 is mounted in a state of hanging from the lower surface side of the inverter board 36. Even in this case, these inductors 61 themselves are reduced in weight so that they can be prevented from falling off.
  • each inductor 61A, 61B, 61C is miniaturized, it can be mounted not on a dedicated board for inductor but on an inverter board 36 common to other electronic components. Further, since the inductors 61A, 61B, and 61C are miniaturized and it is not necessary to use a dedicated substrate, the inverter device 100 as a whole can be miniaturized and lightened.
  • each booster circuit 53 since the load applied to each booster circuit 53 can be reduced and distributed, and the temperature rise of the components of each booster circuit 53 can be suppressed, the reliability of the inverter device 100 can be improved. Further, by appropriately adjusting the number of booster circuits 53 to be driven, circuit loss generated in each booster circuit 53 can be reduced, and efficient inverter operation becomes possible. As a result, air-conditioning operation with low power consumption is achieved. It can be performed.
  • the inverter device 100 changes the magnitude of the output voltage by the variable resistor 94 when switching the number of the booster circuits 53 to be driven. Thereby, the target value of the output voltage can be adjusted as appropriate according to the number of booster circuits 53 to be driven, and a stable output of the required output voltage can be maintained.
  • the inverter device 100 also includes an input current input from the AC power supply 80, an amount of power supplied from the AC power supply 80, an output voltage output to the inverter circuit 55 that drives the compressor 25, a motor current of the compressor 25,
  • the number of booster circuits 53 to be driven is switched according to at least one of the operating frequencies. As a result, the number of booster circuits 53 to be driven can be finely adjusted based on various detection values associated with the operation of the air conditioner, and a more efficient inverter operation is possible.
  • the inverter device 100 switches the number of booster circuits 53 to be driven according to the temperature of the switching element 63 that constitutes each booster circuit 53. Thereby, it is possible to prevent the switching element 63 from being destroyed by heat, and as a result, the reliability of the inverter device 100 can be improved.
  • a portion where the inductor 61 is mounted on the inverter substrate 36 and a portion where the electrolytic capacitor 54 is mounted on the inverter substrate 36 are partitioned by a heat sink 71.
  • the temperature rise of the electrolytic capacitor 54 greatly affects the life of the inverter device 100. Therefore, the lifetime of the inverter device 100 can be maintained by suppressing the temperature rise of the electrolytic capacitor 54.
  • the inverter device 200 includes three power factor correction control units 300A, 300B, and 300C corresponding to the three booster circuits 53A, 53B, and 53C.
  • Each power factor improvement control unit 300A, 300B, 300C individually controls the driving of the corresponding booster circuits 53A, 53B, 53C based on the drive command from the main control unit 400.
  • the voltage value at the voltage dividing point of the output voltage detection circuit 91 is input to each of the power factor correction control units 300A, 300B, and 300C.
  • the temperature detection values of the temperature detection sensor 631 are input to the power factor correction control units 300A, 300B, and 300C, respectively.
  • the booster circuits 53A, 53B, and 53C can be individually driven according to the magnitude of the output voltage required for the compressor 25, and the number of booster circuits 53 to be driven can be switched with high accuracy. Can do.
  • the inverter device for an air conditioner includes a substrate, a plurality of booster circuits, and a control means.
  • the substrate is attached so that the cooling air flows on the lower surface side.
  • Each booster circuit is mounted on the lower surface side of the substrate.
  • the control means switches the number of boosting circuits to be driven according to the size of the load. According to this configuration, it is possible to reduce the weight and size of the components constituting the booster circuit while maintaining the function of appropriately outputting the required output voltage by appropriately adjusting the number of booster circuits to be driven. Can do.
  • the booster circuit preferably includes three or more, thereby further reducing the weight and size of the component parts.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

　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。

Description

空気調和機のインバータ装置
　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、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。

Claims (6)

  1. 　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。
  2. 　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。
  3. 　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。
  4. 　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。
  5. 　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。
  6. 　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。
PCT/JP2013/072576 2012-09-07 2013-08-23 空気調和機のインバータ装置 WO2014038402A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020157004162A KR101726099B1 (ko) 2012-09-07 2013-08-23 공기 조화기의 인버터 장치
CN201380046301.1A CN104620485B (zh) 2012-09-07 2013-08-23 空调机的变换器装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012197419A JP2014054096A (ja) 2012-09-07 2012-09-07 空気調和機のインバータ装置
JP2012-197419 2012-09-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014038402A1 true WO2014038402A1 (ja) 2014-03-13

Family

ID=50237015

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2013/072576 WO2014038402A1 (ja) 2012-09-07 2013-08-23 空気調和機のインバータ装置

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP2014054096A (ja)
KR (1) KR101726099B1 (ja)
CN (1) CN104620485B (ja)
WO (1) WO2014038402A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3098955B1 (en) 2015-03-27 2018-10-10 Mitsubishi Electric Corporation Step-up device and converter device
WO2018025355A1 (ja) * 2016-08-03 2018-02-08 三菱電機株式会社 電力変換装置、モータ駆動制御装置、送風機、圧縮機および空気調和機
JP6674501B2 (ja) * 2018-05-18 2020-04-01 本田技研工業株式会社 電力変換装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08140349A (ja) * 1994-11-08 1996-05-31 Sansha Electric Mfg Co Ltd 可搬型電源装置及びその筐体の製造方法
JP2007116834A (ja) * 2005-10-20 2007-05-10 Oki Electric Ind Co Ltd マルチフェーズ型ｄｃ／ｄｃコンバータ回路
JP2010148291A (ja) * 2008-12-19 2010-07-01 Toyota Motor Corp Ｄｃ−ｄｃコンバータ

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2571942Y2 (ja) * 1992-10-12 1998-05-20 ネミック・ラムダ株式会社 昇圧コンバータ
JP4133184B2 (ja) * 2002-10-02 2008-08-13 シャープ株式会社 空気調和機の室外機
EP1909377B1 (en) * 2006-01-16 2017-12-06 Mitsubishi Electric Corporation Drive circuit of motor and outdoor unit of air conditioner
JP5039356B2 (ja) * 2006-10-13 2012-10-03 三菱重工業株式会社 制御基板および電動圧縮機の制御装置ならびに電動圧縮機
KR20110014435A (ko) * 2009-08-05 2011-02-11 엘지전자 주식회사 공기조화기
JP5482358B2 (ja) 2010-03-26 2014-05-07 ダイキン工業株式会社 スイッチング電源回路の制御方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08140349A (ja) * 1994-11-08 1996-05-31 Sansha Electric Mfg Co Ltd 可搬型電源装置及びその筐体の製造方法
JP2007116834A (ja) * 2005-10-20 2007-05-10 Oki Electric Ind Co Ltd マルチフェーズ型ｄｃ／ｄｃコンバータ回路
JP2010148291A (ja) * 2008-12-19 2010-07-01 Toyota Motor Corp Ｄｃ−ｄｃコンバータ

Also Published As

Publication number Publication date
CN104620485B (zh) 2017-06-20
KR20150038118A (ko) 2015-04-08
KR101726099B1 (ko) 2017-04-11
JP2014054096A (ja) 2014-03-20
CN104620485A (zh) 2015-05-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6853203B2 (ja) 電装品ユニット及び空気調和装置
JP6375173B2 (ja) 室外機および空気調和機
JP2009085466A (ja) 空気調和装置の室外ユニット
WO2006068147A1 (ja) 空気調和装置の室外機
WO2014038402A1 (ja) 空気調和機のインバータ装置
CN107850323B (zh) 空调机的室外机以及空调机
US11959650B2 (en) Outdoor unit of air-conditioning apparatus
JP2006214632A (ja) 空気調和装置の室外ユニット
JP2010054168A (ja) 空気調和機の室外機
JP2008144982A (ja) 空気調和機の室外機
JP6435717B2 (ja) 冷凍装置
JP2009222327A (ja) 電装品箱およびそれを具備する空気調和装置
US20180010836A1 (en) Heat transfer unit
CN105333535B (zh) 空调机的热源侧单元
JP2015065747A (ja) 配電盤装置
JP2000111216A (ja) 空気調和機
JP4468253B2 (ja) 誘導加熱調理器
WO2016006106A1 (ja) 空気調和機の室外機
JP6464620B2 (ja) 冷凍装置
JP2002218736A (ja) 電力変換装置
JP6664202B2 (ja) 高調波抑制装置およびそれを用いた空気調和機
JP2019052810A (ja) 冷凍装置の熱源機
JP2001324174A (ja) 冷凍機ユニット
JPH08284831A (ja) ポンプ運転用制御盤およびこれを用いたポンプ装置
JP2013054843A (ja) 誘導加熱調理器

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13835603

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20157004162

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: IDP00201501996

Country of ref document: ID

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13835603

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1