JP4985723B2 - 空気調和機 - Google Patents
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Description
前記制御手段は、前記圧縮機の冷媒寝こみを検知する寝込み検知手段と、
前記モータを駆動させるインバータ制御信号を生成するキャリア非同期型である第1のPWM信号生成手段と、
前記モータに予熱運転を行わせるインバータ制御信号を生成するキャリア同期型である第2のPWM信号生成手段と、
前記第1のPWM信号生成手段、又は前記第2のPWM信号生成手段から前記インバータに制御信号を出力するよう切換える切換手段とを備えたものである。
図1は、実施の形態1における空気調和機の構成図である。
図1において、1は圧縮機、2は四方弁、3は室外熱交換器、4は膨張弁、5は室内熱交換器であり、これらの構成要素は冷媒配管8を介して冷媒が循環するように取り付けられている。
図2は、第1のPWM信号生成手段72の1相分の信号生成方法を示す図である。図2に示す信号生成手法は一般に非同期PWMと称される手法に相当する。電圧指令信号Vu1*と所定の周波数で振幅Vdc/2(ここにVdcはPWMインバータの直流母線電圧を示す)のキャリア信号とを比較し、相互の大小関係に基づきPWM信号UP、UNを生成する。
このように構成された制御手段7において、圧縮機運転停止中に寝込み検出手段74が冷凍サイクルの温度および経過時間の情報から冷媒の寝込みを検出し、切換手段71に圧縮機寝込みの検出情報を出力する。
なお、電流を流すのは1相でも2相でもよい。回転磁界が発生しないように制御すれば3相とも流しても構わない。
図5は人間の耳の聴感補正曲線を示す図であり、聴感を示すレスポンスは高周波側の10kHz付近から低下が著しいことが分かる。このため、電圧指令周波数f2を10kHz以上とすればより一層の騒音低減効果がある。
実施の形態1では、高周波電圧のみを印加するようにしたものであり、モータ12の回転子については何ら言及していないが、モータ12の回転子を磁石埋め込み型とすることもできる。
本実施の形態では、この問題を解決するための方法を提供する。
図9は実施の形態2における第2のPWM信号生成手段の1相分の信号生成方法を示す図である。図3との相違は、P側の同期PWM波形生成の正側の電圧指令の変調率に相当する所定レベルを、所定量αpだけ低下させることで、相の出力電圧をP側にオフセットする点である。この操作を三相分同様に実施すると、出力電圧波形には交流に加えて直流成分が重畳する。
上述した実施の形態では、モータの高周波加熱効果を得るための構成として説明したが、高周波加熱時においてはインバータのスイッチング損の増大や、雑音端子電圧に代表されるノイズの増加の問題が発生する。
実施の形態3では、インバータのスイッチング素子として一般的に用いられるIGBTに替えて、MOS−FETを使用することにより、高周波加熱時のインバータ損失の低減を図る。
高周波加熱時のモータ巻線ほぼインダクタンス負荷となることから、図10に示すように、電流は電圧に対してほぼ90度位相遅れ(力率ゼロ)の波形となる。回生時間比率がほぼ1/2と運転時よりも極めて増加することになる。また、モータ巻線は高周波で高インピーダンスとなるので、電流はモータを運転する場合に比べ十分小さい値となる。また回生の状態ではインバータの上アーム素子はONであり電流はスイッチング素子に逆並列に接続されるダイオードに流れており、この時間における効率改善がなされるスイッチング素子を用いれば高周波加熱時のインバータ損失低減に大きく寄与することとなる。
図11においてG、S、DはそれぞれMOSFETの端子ゲート、ソース、ドレインを示し、Rds、DbはスイッチON時のドレイン・ソース間抵抗、Dbはボディーダイオードである。
実施の形態4では、インバータのスイッチング素子にワイドバンドギャップ半導体を用いることにより、高周波加熱時のノイズの低減を図る。
2 四方弁
3 室外熱交換器
4 膨張弁
5 室内熱交換器
6 PWMインバータ
7 制御手段
8 冷媒配管
11 圧縮機構
12 モータ
71 切換手段
72 第1のPWM信号生成手段
73 第2のPWM信号生成手段
74 寝込み検出手段
121 鉄心
122 磁石
Claims (11)
- 圧縮機と室内熱交換器と膨張弁と室外熱交換器とを順次接続した冷媒回路と、前記圧縮機内に設けられた圧縮機構を動作させるモータと、前記モータを駆動するためのインバータと、前記インバータを制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記圧縮機の冷媒寝こみを検知する寝込み検知手段と、
前記モータを駆動させるインバータ制御信号を生成するキャリア非同期型である第1のPWM信号生成手段と、
前記モータに予熱運転を行わせるインバータ制御信号を生成するキャリア同期型である第2のPWM信号生成手段と、
前記第1のPWM信号生成手段、又は前記第2のPWM信号生成手段から前記インバータに制御信号を出力するよう切換える切換手段とを備えた空気調和機。 - 前記切換手段は、圧縮機が停止中で、かつ、前記寝込み検知手段により冷媒寝込みが検知された時に、前記第2のPWM信号生成手段を選択するようにした請求項1記載の空気調和機。
- 前記第2のPWM信号生成手段により出力される電圧は、直流電圧と交流電圧との大小に基づき出力される請求項1又は2記載の空気調和機。
- 前記第2のPWM信号生成手段の電圧指令信号周波数が10kHz以上であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の空気調和機。
- 前記モータの固定子巻線は集中巻であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の空気調和機。
- 前記モータの固定子巻線方向はモータの相端子側を巻き始め,中性点側を巻き終わりとする請求項5記載の空気調和機。
- 前記モータの回転子は磁石埋め込み型構造であることを特徴とする請求項5または請求項6記載の空気調和機。
- 前記第2のPWM信号生成手段は直流成分が重畳した電圧を出力する請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の空気調和機。
- 前記PWMインバータのスイッチング素子はMOS−FETである請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の空気調和機。
- 前記PWMインバータのスイッチング素子はワイドバンドギャップ半導体によって形成される請求項1乃至請求項9のいずれかに記載の空気調和機。
- 前記ワイドバンドギャップ半導体はSiC、GaN系材料又はダイヤモンドである請求項10記載の空気調和機。
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