JP2016103923A

JP2016103923A - 空気調和機

Info

Publication number: JP2016103923A
Application number: JP2014241367A
Authority: JP
Inventors: 綾飯島; Aya Iijima
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 2014-11-28
Filing date: 2014-11-28
Publication date: 2016-06-02

Abstract

【課題】コモンモードチョークコイルと整流器とを接続する第１ラインと第２ラインの間に直列に接続された２つのコンデンサの接続点からフレームグランドの間に接続されるクランパを備えたフィルタ部において、ノイズ抑制効果を向上させる。【解決手段】フィルタ部３には、出力端３ｍと出力端３ｎの間に接続された、フィルタ回路３ｊ及びフィルタ回路３ｋを備え、フィルタ回路３ｊは、出力端３ｍと出力端３ｎの間に直列に接続されたコンデンサ３ｂとコンデンサ３ｃと、これらコンデンサの接続点とフレームグランドとの間に接続されたクランパ３ｅとを備え、フィルタ回路３ｋは、出力端３ｍと出力端３ｎの間に直列に接続されたコンデンサ３ｆとコンデンサ３ｇとを備え、これらコンデンサの接続点とフレームグランドが接続されている。【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和機に係わり、より詳細には、交流電源ラインに接続されたノイズフィルタに関する。

従来、空気調和機は図３のブロック図に示す構成となっている。
図３の空気調和機５０は、室内機２０と同室内機２０と通信接続された室外機４０とで構成されている。
室外機４０は、図示しない交流電源が接続される入力端３ｈと入力端３ｉ、及びこれらの入力端に対応する出力端３ｍと出力端３ｎを備えたフィルタ部３０と、フィルタ部３０の各出力端が入力側に接続された整流器４と、整流器４の出力側に接続された昇圧チョッパ回路５と、昇圧チョッパ回路５の出力側に接続されるインバータ６と、同インバータ６の出力に接続された圧縮機７と、室内機２０が出力する通信による指示に従って室外機４０を制御すると共に昇圧チョッパ回路５とインバータ６とに駆動信号を出力する室外機制御部８を備えている。なお、内部のモータに高い電圧が印加される圧縮機７は安全性確保のためにフレームグランドに接続されている。

フィルタ部３０は、入力端３ｈと入力端３ｉの間に接続されたコンデンサ３ａと、入力端３ｈと出力端３ｍの間に、また、入力端３ｉと出力端３ｎの間に、それぞれ直列に接続されたコモンモードチョークコイル３ｄと、出力端３ｍと出力端３ｎの間に接続されたコンデンサ３ｏと、出力端３ｍと出力端３ｎの間に直列に接続されたコンデンサ３ｂとコンデンサ３ｃと、コンデンサ３ｂとコンデンサ３ｃの接続点に一端が接続され、他端がフレームグランドに接続されたクランパ３ｅと、同クランパ３ｅに並列に接続されたコンデンサ３０ａを備えている。なお、入力端３ｈと出力端３ｍを結ぶラインを第１ライン、入力端３ｉと出力端３ｎを結ぶラインを第２ラインと呼称する。

室外機４０は前述したように、昇圧チョッパ回路５やインバータ６を備えており、これらは駆動信号として入力されるパルス信号に従って大電流をオンオフするため、大きなノイズ電圧が発生する。なお、この発生したノイズ電圧は空気調和機５０の信号ラインや電源ライン（第１ラインや第２ラインも含む）とフレームグランドとの間のコモンモードノイズ電圧である。

そして、コンデンサ３ｂとコンデンサ３ｃの接続点がクランパ３ｅ及びコンデンサ３０ａを介してフレームグランドに接続されているため、これらの部品は第１ライン及び第２ラインとフレームグランドとの間に印加される前述したコモンモードノイズ電圧を短絡することでノイズを減少させることができる。

コンデンサ３ｂとコンデンサ３ｃの容量を大きくすることで比較的低い周波数のノイズ抑制効果が向上する一方、第１ラインと第２ラインから交流電流がフレームグランドへ流れるため、結果的に漏洩電流も大きくなる。このため、コンデンサ３ｂとコンデンサ３ｃの接続点の電圧がクランパ３ｅで規定された電圧以上になった時だけ電流を流すようにして漏洩電流を抑制している。また、周波数の高いノイズに関しては、コンデンサ３０ａによってクランパ３ｅをバイパスし、ノイズ抑制効果が低下しないようにしている。（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、第１ラインと第２ラインに流れるコモンモードノイズは、コンデンサ３ｂ又はコンデンサ３ｃを１段通過したのち、さらにコンデンサ３０ａをもう１段通過するためこの経路でのインピーダンスが高くなり、コンデンサを１段通過する場合に比較してノイズ抑制効果が低下する問題があった。

特許第３８２５６７８号公報（第４−５頁、図１）

本発明は以上述べた問題点を解決し、コモンモードチョークコイルと整流器とを接続する第１ラインと第２ラインの間に直列に接続された２つのコンデンサの接続点からフレームグランドの間に接続されるクランパを備えたフィルタ部において、ノイズ抑制効果を向上させることを目的とする。

本発明は上述の課題を解決するため、本発明の請求項１に記載の発明は、交流電源が接続される第１入力端及び第２入力端と第１出力端及び第２出力端を備えたフィルタ部と、同フィルタ部の前記第１出力端と前記第２出力端に接続された整流器と、同整流器から出力される直流電源を用いて駆動されるインバータと、同インバータで駆動されて筐体がフレームグランドに接続された圧縮機とを備えた空気調和機であって、
前記フィルタ部は、
前記第１入力端と前記第１出力端の間、及び前記第２入力端と前記第２出力端の間に直列に接続されたコモンモードチョークコイルと、
前記第１出力端と前記第２出力端の間、もしくは前記第１入力端と前記第２入力端の間に接続された、第１フィルタ回路及び第２フィルタ回路を備え、
前記第１フィルタ回路は、前記第１出力端と前記第２出力端の間に直列に接続された第１コンデンサと第２コンデンサと、前記第１コンデンサと前記第２コンデンサの接続点と前記フレームグランドとの間に接続されたクランパとで構成され、
前記第２フィルタ回路は、前記第１出力端と前記第２出力端の間に直列に接続され、前記第１コンデンサと前記第２コンデンサよりも容量が小さい第３コンデンサと第４コンデンサとを備え、前記第３コンデンサと前記第４コンデンサの接続点と前記フレームグランドが接続されている。

以上の手段を用いることにより、本発明による空気調和機によれば、
請求項１に係わる発明は、従来の空気調和機のフィルタ部に備えられていたクランパに並列接続されたコンデンサを削除し、代わりに第１出力端と第２出力端の間に直列に接続され、第１コンデンサと第２コンデンサよりも容量が小さい第３コンデンサと第４コンデンサとを備えた第２フィルタ回路を独立して設けたため、従来の空気調和機のフィルタ部よりもコモンモードノイズを低減させることができる。

本発明による空気調和機の実施例を示すブロック図である。本発明による空気調和機での雑音端子電圧測定結果を示すグラフである。従来の空気調和機を示すブロック図である。従来の空気調和機での雑音端子電圧測定結果を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいた実施例として詳細に説明する。なお、図１に示す空気調和機１には熱交換機や送風ファンモータ、電磁弁などを備えているが、これらは本願と直接的な関係がないため図示と説明を省略する。

図１に示す空気調和機１は、室内機２０と同室内機２０と通信接続された室外機１０とで構成されている。
室外機１０は、図示しない交流電源が接続される入力端３ｈ（第１入力端）と入力端３ｉ（第２入力端）、及び出力端３ｍ（第１出力端）と出力端３ｎ（第２出力端）を備えたフィルタ部３と、フィルタ部３の各出力端が入力側に接続された整流器４と、整流器４の出力側に接続された昇圧チョッパ回路５と、昇圧チョッパ回路５の出力側に接続されるインバータ６と、同インバータ６の出力に接続され、筐体がフレームグランドに接続された圧縮機７と、室内機２０が出力する通信による指示に従って室外機１０を制御すると共に昇圧チョッパ回路５とインバータ６とに駆動信号を出力する室外機制御部８を備えている。

フィルタ部３は、入力端３ｈと入力端３ｉの間に接続されたコンデンサ３ａと、入力端３ｈと出力端３ｍの間に、また、入力端３ｉと出力端３ｎの間に直列に接続されたコモンモードチョークコイル３ｄと、出力端３ｍと出力端３ｎの間にそれぞれ接続されたコンデンサ３ｏとフィルタ回路３ｊ（第１フィルタ回路）とフィルタ回路３ｋ（第２フィルタ回路）とを備えている。

そして、フィルタ回路３ｊは出力端３ｍと出力端３ｎの間に直列に接続されたコンデンサ３ｂ（第１コンデンサ）とコンデンサ３ｃ（第２コンデンサ）と、コンデンサ３ｂとコンデンサ３ｃの接続点に一端が接続され、他端がフレームグランドに接続されたクランパ３ｅで構成されている。
また、フィルタ回路３ｋは出力端３ｍと出力端３ｎの間に直列に接続されたコンデンサ３ｆ（第３コンデンサ）とコンデンサ３ｇ（第４コンデンサ）とを備えている。また、コンデンサ３ｆとコンデンサ３ｇの接続点はフレームグランドに接続されている。

なお、入力端３ｈと出力端３ｍを結ぶラインを第１ライン、入力端３ｉと出力端３ｎを結ぶラインを第２ラインと呼称する。

コンデンサ３ａとコンデンサ３ｏは、入力端３ｈと入力端３ｉにそれぞれ接続される交流電源のライン間に室外機１０から流出するノーマルモードノイズを抑制するものである。また、コンデンサ３ｂとコンデンサ３ｃの接続点がクランパ３ｅを介してフレームグランドに接続されており、これらは第１ラインと第２ラインとに流れる比較的低い周波数のコモンモードノイズを抑制するフィルタ回路３ｊを構成している。一方、コンデンサ３ｆとコンデンサ３ｇは、コンデンサ３ｂとコンデンサ３ｃよりも小さい容量であり、フィルタ回路３ｊよりも高い周波数のノイズを抑制するフィルタ回路３ｋを構成している。なお、コンデンサ３ｂとコンデンサ３ｃは比較的低い周波数でインピーダンスが低い特性を備え、コンデンサ３ｆとコンデンサ３ｇはコンデンサ３ｂとコンデンサ３ｃよりも高い周波数でインピーダンスが低い特性を備えている。

このように本発明では、クランパ３ｅを備えたフィルタ回路３ｊにおいて、背景技術で説明した図３の比較的高い周波数のノイズを抑制するコンデンサ３０ａをクランパ３ｅに接続するのでなく、比較的低い５ＭＨｚ（メガヘルツ）未満の周波数のノイズを抑制するフィルタ回路３ｊと、比較的高い５ＭＨｚ以上の周波数のノイズを抑制するフィルタ回路３ｋを独立して設けていることが特徴である。

次に実際に測定したデータに基づいて図３に示す従来の回路と図１に示す本願の回路のノイズ抑制効果を比較する。
図４は図３に示す従来の回路の入力端で測定した雑音端子電圧の測定結果である。図４において横軸は周波数であり、０．１５ＭＨｚから３０ＭＨｚを、また、縦軸は１μＶ（マイクロボルト）を０デシベルとしたノイズレベルの単位：ｄＢμＶ（デービーマイクロボルト）を示している。なお、測定条件は、コンデンサ３ａ及びコンデンサ３ｏの容量が３．３μＦ（マイクロファラッド）、コモンモードチョークコイル３ｄのインダクタンスが０．２４ｍＨ（ミリヘンリー）、コンデンサ３ｂとコンデンサ３ｃの容量が４７００ＰＦ（ピコファラッド）、クランパ３ｅのクランプ電圧が２２Ｖ( ボルト) 、コンデンサ３０ａの容量が２２０ＰＦである。

図４のグラフは図４（１）暖房運転時と図４（２）冷房運転時におけるそれぞれのノイズ電圧の準尖頭値を示しており、国内の空気調和機におけるＶＣＣＩ規格のＣｌａｓｓＢの場合、準尖頭値の限度値は０．５３６ＭＨｚ〜５ＭＨｚ未満が５６ｄＢμＶ、５ＭＨｚ〜３０ＭＨｚ未満が６０ｄＢμＶである。

図４（１）暖房運転時には周波数が６ＭＨｚ付近で最も規格の限度値に近い５６．６ｄＢμＶとなっている。一方、図４（２）冷房運転時には周波数が６ＭＨｚ付近で最も規格の限度値に近い５６．９ｄＢμＶとなっている。

図２は図１に示す本願の回路の入力端で測定した雑音端子電圧の測定結果である。図２において横軸は周波数であり、０．１５ＭＨｚから３０ＭＨｚを、また、縦軸はノイズレベル（単位：ｄＢμＶ）を示している。なお、測定条件は、コンデンサ３ａ及びコンデンサ３ｏの容量が３．３μＦ、コモンモードチョークコイル３ｄのインダクタンスが０．２４ｍＨ、コンデンサ３ｂとコンデンサ３ｃの容量が４７００ＰＦ、クランパ３ｅのクランプ電圧が２２Ｖ、コンデンサ３ｆとコンデンサ３ｇの容量が２２０ＰＦである。

図２のグラフは図２（１）暖房運転時と図２（２）冷房運転時におけるそれぞれのノイズ電圧の準尖頭値を示しており、国内の空気調和機におけるＶＣＣＩ規格のＣｌａｓｓＢの場合、準尖頭値の限度値は０．５３６ＭＨｚ〜５ＭＨｚ未満が５６ｄＢμＶ、５ＭＨｚ〜３０ＭＨｚ未満が６０ｄＢμＶである。

図２（１）暖房運転時には周波数が６ＭＨｚ付近で最も規格の限度値に近い５５．０ｄＢμＶとなっている。一方、図２（２）冷房運転時には周波数が６ＭＨｚ付近で最も規格の限度値に近い５５．１ｄＢμＶとなっている。

図２と図４を暖房運転時と冷房運転時で、それぞれ６ＭＨｚ付近の値を比較すると図２の場合、つまり図１の本発明の回路を用いた場合が図３の従来回路を用いる場合よりもノイズ電圧が抑制されている。暖房運転時では５６．６ｄＢμＶ（図４）−５５．０ｄＢμＶ（図２）＝１．６ｄＢμＶ、また、冷房運転時では５６．９ｄＢμＶ（図４）−５５．１ｄＢμＶ（図２）＝１．８ｄＢμＶとなり、本発明による効果が確認された。

以上説明したように、従来の空気調和機のフィルタ部に備えられていたクランパに並列接続されたコンデンサを削除し、代わりに出力端３ｍと出力端３ｎの間に直列に接続され、コンデンサ３ｂとコンデンサ３ｃよりも容量が小さいコンデンサ３ｆとコンデンサ３ｇとを備えたフィルタ回路３ｋを独立して設けたため、本実施例の回路は、図３で説明した従来の空気調和機のフィルタ部よりも低い周波数から高い周波数の広い範囲でコモンモードノイズ電圧を抑制することができる。

一方、背景技術で説明した空気調和機のフィルタ部３０において、コンデンサ３ｂとコンデンサ３ｃは比較的低い周波数のノイズを対象とし、コンデンサ３０ａは比較的高い周波数のノイズを対象としている。このため、それぞれのコンデンサは抑制するノイズの周波数に対応して容量を選定する必要がある。

実際にこれらのコンデンサを選定する場合、コンデンサ３０ａを一時的に取り外し、比較的低い周波数のノイズの抑制を行なうコンデンサ３ｂとコンデンサ３ｃの最適な容量を決定したとしても、コンデンサ３０ａを追加接続することで、コンデンサ３０ａとコンデンサ３ｂ及びコンデンサ３ｃの合成容量が変化し、ノイズ抑制効果の特性が変化してしまう。同様にコンデンサ３０ａは比較的高い周波数のノイズを対象としているため、このコンデンサの容量もコンデンサ３０ａとコンデンサ３ｂ及びコンデンサ３ｃの合成容量を考慮して最適値を決定する必要がある。

このように背景技術で説明した空気調和機のフィルタ部３０は、比較的低い周波数のノイズの抑制効果と、比較的高い周波数のノイズ抑制効果が両立する各コンデンサの値をカットアンドトライで決定する必要があった。このため、それぞれのコンデンサを最適な容量にすることが困難であった。
本発明は抑制するノイズの周波数に対応してフィルタ回路３ｊとフィルタ回路３ｋとに分離して回路を構成したため、それぞれのフィルタ回路で低減すべきノイズの周波数に対応して最適なコンデンサの容量を容易に決定できる。

本実施例では漏洩電流を抑制するためにクランパを用いているが、これに限るものでなく、直列でかつ、相反する方向に接続された定電圧ダイオードであってもよい。
また、本実施例ではフィルタ回路３ｊとフィルタ回路３ｋとを出力端３ｍと出力端３ｎに並列に接続しているが、これに限るものでなく、代わりにフィルタ回路３ｊとフィルタ回路３ｋとを入力端３ｈと入力端３ｉに並列に接続しても本実施例と同じ効果を得ることができる。

１空気調和機
３フィルタ部
３ａコンデンサ
３ｂコンデンサ（第１コンデンサ）
３ｃコンデンサ（第２コンデンサ）
３ｄコモンモードチョークコイル
３ｅクランパ
３ｆコンデンサ（第３コンデンサ）
３ｇコンデンサ（第４コンデンサ）
３ｈ入力端（第１入力端）
３ｉ入力端（第２入力端）
３ｊフィルタ回路（第１フィルタ回路）
３ｋフィルタ回路（第２フィルタ回路）
３ｍ出力端（第１出力端）
３ｎ出力端（第２出力端）
４整流器
５昇圧チョッパ回路
６インバータ
７圧縮機
８室外機制御部
１０室外機
２０室内機

Claims

交流電源が接続される第１入力端及び第２入力端と第１出力端及び第２出力端を備えたフィルタ部と、同フィルタ部の前記第１出力端と前記第２出力端に接続された整流器と、同整流器から出力される直流電源を用いて駆動されるインバータと、同インバータで駆動されて筐体がフレームグランドに接続された圧縮機とを備えた空気調和機であって、
前記フィルタ部は、
前記第１入力端と前記第１出力端の間、及び前記第２入力端と前記第２出力端の間に直列に接続されたコモンモードチョークコイルと、
前記第１出力端と前記第２出力端の間、もしくは前記第１入力端と前記第２入力端の間に接続された、第１フィルタ回路及び第２フィルタ回路を備え、
前記第１フィルタ回路は、前記第１出力端と前記第２出力端の間に直列に接続された第１コンデンサと第２コンデンサと、前記第１コンデンサと前記第２コンデンサの接続点と前記フレームグランドとの間に接続されたクランパとで構成され、
前記第２フィルタ回路は、前記第１出力端と前記第２出力端の間に直列に接続され、前記第１コンデンサと前記第２コンデンサよりも容量が小さい第３コンデンサと第４コンデンサとを備え、前記第３コンデンサと前記第４コンデンサの接続点と前記フレームグランドが接続されていることを特徴とする空気調和機。