KR20150038118A - 공기 조화기의 인버터 장치 - Google Patents

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Abstract

공기 조화기의 인버터 장치는, 기판과, 복수의 승압 회로와, 제어 수단을 구비한다. 기판은 하면측에 냉각풍이 흐르도록 설치되어 있다. 승압 회로는 각각 기판의 하면측에 탑재되어 있다. 제어 수단은, 부하의 크기에 따라, 구동하는 승압 회로의 수를 전환한다.

Description

공기 조화기의 인버터 장치{INVERTER DEVICE FOR AIR CONDITIONER}
본 발명의 실시 형태는, 공기 조화기의 인버터 장치에 관한 것이다.
종래, 공기 조화기에 구비되는 인버터 장치에 있어서는, 통상 2개의 승압 회로를 구비한 구성이 고려되고 있다. 그런데, 공기 조화기에 인버터 장치를 탑재할 경우, 압축기 또는 실외 송풍기와의 위치 관계, 실외기 본체 내의 스페이스의 크기 등의 설계상의 제약으로부터, 인버터 장치는, 실외기 본체 내에서 비교적 스페이스를 확보하기 쉬운 부위, 즉, 실외 송풍기의 비스듬히 상방 부분으로서 압축기의 상방 부분에 설치된다. 그리고, 인버터 장치 내부에 수납되는 전기 부품은, 주로 기판의 하면에 매달린 상태에서 장착된다. 이 경우, 승압 회로를 구성하는 전기 부품 중 발열성이 높은 부품은, 인버터 장치 내부의 기판 중, 실외 송풍기로부터의 냉각풍이 흐르는 하면측에 탑재되고, 또한, 기판의 하면측에는 히트 싱크가 배치된다. 그러나, 승압 회로를 구성하는 전기 부품에는, 리액터(인덕터) 등의 중량이 큰 부품이 포함되어 있다. 따라서, 이러한 무거운 부품을 기판의 하면측에 매단 상태에서 탑재하는 구성으로 한 경우에는, 예를 들어 압축기의 구동에 수반하는 진동 등에 의해 그 부품이 탈락하는 등의 문제가 발생한다. 이로 인해, 종래에는, 이 리액터를, 전기 부품 상자 내의 기판에 장착하지 않고, 별개로 구획판의 벽 등에 고정하고 있었다. 그로 인해, 전기 부품 상자와는 별개의 설치 스페이스가 필요하고, 또한, 설치용의 부품이 필요하였다.
일본 특허 공개 제2011-205808호 공보 일본 특허 공개 제2004-125260호 공보
본 실시 형태는, 승압 회로를 구성하는 부품의 경량화를 도모한 공기 조화기의 인버터 장치를 제공한다.
본 실시 형태의 공기 조화기 인버터 장치는, 기판과, 복수의 승압 회로와, 제어 수단을 구비한다. 기판은 하면측에 냉각풍이 흐르도록 설치되어 있다. 승압 회로는 각각 기판의 하면측에 탑재되어 있다. 제어 수단은, 부하의 크기에 따라, 구동하는 승압 회로의 수를 전환한다.
도 1은 제1 실시 형태에 따른 공기 조화기의 실외기 구성을 도시하는 분해 사시도
도 2는 실외기의 내부 구성을 도시하는 정면도
도 3은 실외기의 내부 구성을 도시하는 평면도
도 4는 인버터 장치의 외관을 도시하는 평면도
도 5는 인버터 장치의 외관을 도시하는 측면도
도 6은 인버터 장치의 내부 구성을 도시하는 분해 사시도
도 7은 인버터 기판을 하방으로부터 본 상태를 도시하는 사시도
도 8은 도 4의 D-D선을 따르는 인버터 장치의 종단 측면도
도 9는 인버터 장치의 전기적 구성을 도시하는 도면
도 10은 제2 실시 형태에 따른 도 9에 상당하는 도면
이하, 공기 조화기의 인버터 장치의 복수의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 각 실시 형태에서 실질적으로 동일한 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 설명을 생략한다.
(제1 실시 형태)
도 1에 도시한 바와 같이, 공기 조화기의 실외기(10)는 직사각형 상자 형상의 금속제의 실외기 본체(11)를 갖고 있다. 이 실외기 본체(11)의 전방면을 포함하는 전방 캐비넷(12)에는, 팬 가드가 감입된 분출구(121)가 설치되어 있다. 또한, 실외기 본체(11)의 우측면을 포함하는 우 사이드 캐비넷(13)에는, 측면 커버인 팩드 밸브 커버(14)가 착탈 가능하게 설치되어 있다. 또한, 실외기 본체(11)의 상면은 천장판(15)을 포함하고, 실외기 본체(11)의 좌측면은, 좌 사이드 캐비넷(16)을 포함하고 있다. 또한, 실외기 본체(11)의 배면은, 도시하지 않은 후방 캐비넷을 포함하거나, 개구 상태로 되어 있다. 좌 사이드 캐비넷(16)은 상하 방향으로 소정 간격을 두고 창살부를 갖고 있으며, 이들 창살부 상호간이 개구되어 있다. 후방 캐비넷은, 세로 방향과 가로 방향으로 소정의 간격을 둔 창살부를 포함하고 있고, 이들 창살부 상호간이 개구되어 있다. 또한, 후방 캐비넷을 생략하여 개구부인채로 해도 된다.
이어서, 실외기(10)의 내부 구성에 대해서, 추가로 도 2도 참조하면서 설명한다. 도 2에도 도시하는 바와 같이, 실외기 본체(11)의 내부는, 실외기 본체(11)의 저면을 포함하는 저판(17)의 상방 공간이 구획판(21)에 의해 2개의 공간으로 구분된 구성이다. 구획판(21)은 그 전단부가 전방 캐비넷(12)의 분출구의 측부의 이면에 접촉하고, 후단부가 후방 캐비넷과 우 사이드 캐비넷(13)이 교차하는 코너부에 접촉하고 있다. 구획판(21)은 전방 캐비넷(12)으로부터 배면을 향하여 좌우의 사이드 캐비넷(13, 16)에 병행으로 연장되고, 또한 후방 캐비넷의 근방 부위로부터 우 사이드 캐비넷(13)과 후방 캐비넷이 교차하는 코너부를 향하여 비스듬히 절곡되어 있다.
이 구획판(21)의 좌 사이드 캐비넷(16)측에 형성되는 공간실이 열교환실(11A)이며, 우 사이드 캐비넷(13)측에 형성되는 공간실이 기계실(11B)이다. 구획판(21)의 설치 위치와 형태로부터, 열교환실(11A)은, 실외기 본체(11) 내부의 대략 3/4 정도의 용적을 갖고, 기계실(11B)은, 나머지의 대략 1/4 정도의 용적을 갖는다.
열교환실(11A)에는 실외 열교환기(22)가 배치된다. 이 실외 열교환기(22)는 실외기 본체(11)의 저판(17) 상에 적재되고, 좌 사이드 캐비넷(16) 및 후방 캐비넷에 근접하고, 이들 좌 사이드 캐비넷(16) 및 후방 캐비넷을 따르도록 하여 평면에서 보아 대략 L자 형상으로 형성되어 있다. 이 실외 열교환기(22)는 그 일 측단부가 전방 캐비넷(12)과 좌 사이드 캐비넷(16)이 교차하는 코너부로 연장되고, 타 측단부가 우 사이드 캐비넷(13)과 후방 캐비넷이 교차하는 코너부로 연장된다.
또한, 열교환실(11A)에는 송풍기 지지 부재(23)가 설치되어 있고, 이 송풍기 지지 부재(23)에 실외 송풍기(24)가 지지되어 있다. 즉, 실외 송풍기(24)는 실외기 본체(11) 내에서, 실외 열교환기(22)와 구획판(21)과 전방 캐비넷(12)으로 둘러싸인 공간 내에 위치하고 있다. 이 실외 송풍기(24)는 실외기 본체(11)의 배면측으로부터 공기를 흡입하여 전방면측으로 분출하는 프로펠러 팬을 포함하고 있다. 또한, 송풍기 지지 부재(23)의 상단부에는, 전방 캐비넷(12)에 접촉하는 도시하지 않은 보강 부재가 고정구를 통하여 설치되어 있다. 이 보강 부재는, 전방 캐비넷(12)에 분출구를 펀칭 가공에 의해 형성할 때에 얻어진 펀칭편을 이용하여 형성한 것이다.
이 실외 송풍기(24)의 송풍 작용에 의해, 도 3에 화살표 A, B로 나타내는 바와 같이, 개구 구조의 좌 사이드 캐비넷(16)측 및 후방 캐비넷측이 외기의 흡입측이 되고, 실외 송풍기(24)의 축방향 전방면측에 대향하는 분출구를 갖는 전방 캐비넷(12)측이 열교환 후의 공기의 분출측이 된다. 이 경우, 구획판(21)이 후방 캐비넷의 근방 부위로부터 우 사이드 캐비넷(13)과 후방 캐비넷이 교차하는 코너부를 향하여 비스듬히 절곡되어 있어서, 실외 송풍기(24)의 송풍 작용에 의한 냉각풍의 일부는, 그 구획판(21)을 따라 안내되도록 흘러서 인버터 장치(100) 중 열교환기실(11A) 내에 돌출된 부분에 유도되게 되어 있다. 또한, 도 3에서는, 인버터 장치(100)에 유도되는 냉각풍을 화살표 B에 의해 나타내고 있다.
한편, 기계실(11B)에는, 압축기(25)와 기액 분리기(26)가 배치되어 있음과 함께, 이들 압축기(25)와 기액 분리기(26)에 접속되는 사방 절환 밸브 등을 구비한 배관류(27)가 수용되어 있다. 이 배관류(27)는 도시하지 않은 실내기로부터 연장하는 냉매관이 접속되는 팩드 밸브(배관 접속용 개폐 밸브)를 구비하고 있다. 도시는 하지 않지만, 이 팩드 밸브는, 우 사이드 캐비넷(13)의 하부로부터 노출되고, 상기한 팩드 밸브 커버(14)에 의해 덮이게 되어 있다. 이들 압축기(25), 기액 분리기(26), 사방 절환 밸브 등은, 열교환실(11A) 내의 실외 열교환기(22)나 실내기에 수용되어 있는 실내 열교환기 등과 냉매관을 통하여 접속되어 있고, 이에 의해, 냉동 사이클을 구성하고 있다.
기계실(11B) 내에 배치되는 압축기(25), 기액 분리기(26), 사방 절환 밸브, 배관류(27) 등을 포함하는 기계실 냉동 사이클 부품은, 그 전체의 높이 방향의 치수가, 저판(17)으로부터 천장판(15)까지의 높이 방향의 치수보다도 작게 되어 있고, 따라서, 실외기 본체(11) 내에서, 실외 송풍기(24)의 비스듬히 상방 부분이며 기계실 냉동 사이클 부품의 상방 부분에는 공간적인 여유가 발생한다. 그리고, 이 스페이스 부분에 인버터 장치(100)가 설치된다. 즉, 구획판(21)은 그 상단부가 절결되어 있고, 이 절결 부분에 인버터 장치(100)가 감입되고, 구획판(21)과 천장판(15) 사이에 개재한 상태에서 고정된다. 이때, 인버터 장치(100)는 실외기 본체(11) 내에서, 압축기(25)를 포함하는 기계실 냉동 사이클 부품의 상방에, 그 기계실 냉동 사이클 부품과는 간격을 갖고서 배치된다. 이 인버터 장치(100)는, 전체로서 얇은 상자 형상을 이루고 있고, 그 대략 3/4 정도가 기계실(11B) 내에 위치하고, 나머지의 대략 1/4 정도가 열교환실(11A) 내에 돌출되어 있다.
이어서, 이 인버터 장치(100)의 구성에 대해서, 더욱 상세하게 설명한다. 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 인버터 장치(100)의 외곽을 포함하는 하우징(31)은, 전체로서 직사각 형상을 이룬다. 그리고, 도 6에도 도시하는 바와 같이, 이 하우징(31)은 베이스부(32)와 커버부(33)를 포함하고 있다. 베이스부(32)는 금속제이며, 상면이 개구하는 직사각형 상자 형상을 이루고 있다. 또한, 베이스부(32)의 측면부에는, 다수의 통기 구멍(321) 및 통기 구멍(322)이 설치되어 있다. 베이스부(32)의 측면부 중 통기 구멍(321)이 설치된 부분에는, 그 통기 구멍(321)을 막지 않을 정도로 간극을 가진 상태에서 방수판(34)이 착탈 가능하게 설치된다. 이 방수판(34)은 통기 구멍(321)으로부터 인버터 장치(100) 내에의 물 등의 침입을 방지하기 위한 부재이다.
이 베이스부(32)의 상면 개구부는, 동일하게 금속제의 직사각형 판 형상의 커버부(33)에 의해 막아지고, 이에 의해, 직사각형 상자 형상의 하우징(31)이 형성된다. 베이스부(32)와 커버부(33) 사이에는 수지제의 기판 베이스(35)가 배치되어 있고, 이 기판 베이스(35)에 인버터 기판(36)이 설치되어 있다. 또한, 커버부(33)는 상면측으로부터 베이스부(32) 내부에의 물 등의 침입을 방지하기 위해서, 그 주연부에, 기판 베이스(35)의 외주면을 덮도록 하방으로 절곡된 절곡부를 갖고 있다. 또한, 베이스부(32)의 저면, 즉, 인버터 장치(100)의 저면을 포함하는 부분에는, 인버터 장치(100)의 내부에 연통한 개구부(37)가 설치되어 있다. 이 개구부(37)는 인버터 장치(100)의 길이 방향에 직교하는 방향으로 연장되는 대략 직사각 형상을 이루고 있다.
인버터 기판(36)의 상면측 또는 하면측에는, 실외기(10)의 동작 전반을 제어하는 CPU, 제어 프로그램이나 운전 이력 등을 기억한 메모리 등의 다양한 전기 부품이 탑재되어 있다. 이 경우, 인버터 장치(100)는 인버터 기판(36)을 커버부(33) 가까이에 배치한 구성이며, 따라서, 인버터 장치(100)의 하우징(31) 내에서 인버터 기판(36)의 하면측에는 상면측보다도 비교적 큰 스페이스가 확보되어 있다. 따라서, 인버터 장치(100)의 외부로부터 인입하는 냉각풍은, 인버터 기판(36)의 하면측에 유입하기 쉽다.
그리고, 그 인버터 기판(36)의 하면측에는, 노이즈 필터(51), 전파 정류 회로인 다이오드 브리지(52), 복수의 승압 회로(53), 전해 콘덴서(54), 부하를 구동하는 인버터 회로(55) 등이 탑재되어 있다. 이 경우, 승압 회로(53)로서는, 3개의 승압 회로(53A, 53B, 53C)가 탑재되어 있다. 도 7에도 도시하는 바와 같이, 이 전기 부품 중, 비교적 치수가 크고 중량도 큰 전해 콘덴서(54)는 인버터 기판(36)의 하면의 길이 방향 대략 중앙부에 있어서 현수된 상태에서 탑재되어 있다. 또한, 다른 전기 부품도, 인버터 기판(36)의 하면에 매달린 상태에서 탑재되어 있다.
승압 회로(53A, 53B, 53C)는, 각각, 인덕터(61A, 61B, 61C), 다이오드(62A, 62B, 62C), 스위칭 소자(63A, 63B, 63C)를 구비한다. 도 7에도 도시하는 바와 같이, 이 전기 부품 중, 비교적 치수가 크고 중량도 큰 인덕터(61A, 61B, 61C)는, 인버터 기판(36)의 하면 길이 방향 일단부측에 있어서 현수된 상태에서 탑재되어 있다. 또한, 다른 전기 부품도, 인버터 기판(36)의 하면에 매달린 상태에서 탑재되어 있다. 이 경우, 인덕터(61A, 61B, 61C)는, 인버터 기판(36)과는 별도로 설치된 전용의 기판에 탑재되어 있는 것이 아니고, 다른 전기 부품과 함께 모두 1개의 인버터 기판(36)에 탑재되어 있다. 스위칭 소자(63A, 63B, 63C)는, 이 경우, 승압 회로용의 MOSFET 또는 IGBT를 포함하고 있다.
또한, 인버터 기판(36)의 하면에 있어서, 길이 방향의 중앙부보다도 인덕터(61A, 61B, 61C)측으로 어긋난 위치에는, 구동에 수반하여 발열하는 전기 부품을 냉각하기 위한 히트 싱크(71)가 다이오드 브리지(52)나 인버터 회로(55) 등의 전기 부품을 덮도록 설치되어 있다. 이 히트 싱크(71)는 방열부에 상당하는 것이며, 예를 들어 방열핀 등을 포함하고 있다. 도 5 및 도 8에 도시한 바와 같이, 이 히트 싱크(71)는 상기한 개구부(37)로부터 인버터 장치(100)의 외부에 노출된다. 이 경우, 히트 싱크(71)는 인버터 장치(100)가 실외기(10)의 실외기 본체(11)의 내부에 설치된 상태에서, 실외 송풍기(24)가 존재하는 하방측에 노출된다.
또한, 인버터 기판(36)의 하면측은, 히트 싱크(71)가 설치되는 것에 의해, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 고온부(72)와 저온부(73)로 구획되어 있다. 그리고, 인덕터(61A, 61B, 61C)는 고온부(72)에 탑재되고, 전해 콘덴서(54)는 저온부(73)에 탑재되어 있어, 양자 사이에 히트 싱크(71)가 개재된 상태로 되어 있다. 따라서, 구동에 수반하여 인덕터(61)가 발열했다고 해도, 그 열이 히트 싱크(71)에 의해 흡수되어서 고온부(72)로부터 저온부(73)에 흐르기 어렵게 되어 있다. 또한, 히트 싱크(71)는 핀 형상으로 형성되어 있고 다수의 오목부를 갖고 있는 점에서, 적은 스페이스로 큰 방열 면적을 확보할 수 있어, 고온부(72)로부터 저온부(73)로 열이 유입하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 도 3에 화살표 B로 나타내는 바와 같이, 실외 송풍기(24)의 송풍 작용에 의해 발생한 냉각풍의 일부는 구획판(21)을 따라 흐른다. 이에 의해, 실외기 본체(11)의 내부에 설치된 인버터 장치(100) 중 특히 열교환기실(11A) 내에 돌출된 고온부(72)측에 냉각풍이 공급되기 쉽게 되어 있다. 따라서, 인덕터(61A, 61B, 61C)의 구동에 수반하여 고온이 된 고온부(72)를 냉각풍으로 보다 효율적으로 냉각할 수 있다.
또한, 인버터 장치(100)의 고온부(72)측에는, 다수의 통기 구멍(321)이 설치되어 있기 때문에, 그들 통기 구멍(321)을 통하여 인버터 장치(100)의 내부 공기와 외부의 공기를 교체할 수 있고, 이에 의해, 고온부(72) 내의 열을 외부로 방출할 수 있다. 또한, 인버터 장치(100)의 저온부(73)측에도 다수의 통기 구멍(322)이 설치되어 있기 때문에, 그들 통기 구멍(322)을 통하여 인버터 장치(100)의 내부 공기와 외부의 공기를 교체할 수 있고, 이에 의해, 저온부(73) 내의 열도 외부로 방출할 수 있다.
또한, 도시는 하지 않지만, 인버터 기판(36)에는, 상기한 것과 같은 다양한 전기 부품이 탑재되는 것 이외에, 기계실(11B) 내의 압축기(25), 배관류(27)를 포함하는 사방 절환 밸브, 열교환실(11A) 내의 실외 송풍기(24) 등의 각종의 디바이스로부터 연장되는 배선이 접속된다. 또한, 인버터 장치(100)는 실외기 본체(11) 내에서, 인버터 기판(36)의 하면측이 실외 송풍기(24)가 존재하는 하방측을 향한 상태로 된다.
이어서, 이 인버터 장치(100)의 회로 구성에 대해서, 다시 도 9를 참조하면서 설명한다. 도 9에 도시한 바와 같이, 다이오드 브리지(52)의 입력측에는, 노이즈 필터(51)를 통하여 교류 전원(80)이 접속된다. 또한, 다이오드 브리지(52)의 출력측에는, 복수의 승압 회로(53A, 53B, 53C)가 접속되어 있다.
다이오드 브리지(52)의 플러스측 출력 단자는, 승압 회로(53A, 53B, 53C)를 구성하는 인덕터(61A, 61B, 61C) 및 다이오드(62A, 62B, 62C)를 통하여 전해 콘덴서(54)의 한쪽 단자에 접속되어 있다. 한편, 다이오드 브리지(52)의 마이너스측 출력 단자는, 전해 콘덴서(54)의 다른 쪽 단자에 접속되어 있다. 마찬가지로 승압 회로(53A, 53B, 53C)를 구성하는 스위칭 소자(63A, 63B, 63C)는, 인덕터(61A, 61B, 61C) 및 다이오드(62A, 62B, 62C)의 상호 접속점과 다이오드 브리지(52)의 마이너스측 출력 단자 사이에 설치되어 있다.
전해 콘덴서(54)의 양쪽 단자에는, 직류 전원선 L3, L4가 접속되어 있다. 그리고, 이들 직류 전원선 L3, L4의 사이에는, 출력 전압 검출 회로(91)가 설치되어 있다. 이 출력 전압 검출 회로(91)는 직렬로 접속된 저항(92) 및 저항(93)을 포함하고 있고, 분압점의 전압값을 역률 개선 제어 유닛(300)에 출력한다. 역률 개선 제어 유닛(300)은 입력되는 전압값에 기초하여, 인버터 회로(55)에 출력되는 출력 전압을 감시한다. 그리고, 역률 개선 제어 유닛(300)은 그 출력 전압이 메인 제어 유닛(400)에 의해 설정된 목표 전압값이 되도록 승압 회로(53)의 구동을 피드백 제어한다.
또한, 이 경우, 저항(93)은 가변 저항기(94)를 구비한다. 메인 제어 유닛(400)은 이 가변 저항기(94)의 저항값을 변경함으로써, 전해 콘덴서(54)의 전압 크기, 바꾸어 말하면, 인버터 회로(55)에 출력하는 출력 전압의 크기(출력 전압의 목표값)를 변경한다. 이 경우, 메인 제어 유닛(400)은 가변 저항기(94)의 저항값을 「경 레벨」, 「중간 레벨」, 「중 레벨」의 3단계로 변경 가능하게 되어 있다. 이에 의해, 전해 콘덴서(54)의 전압 크기, 즉, 인버터 회로(55)에의 출력 전압의 크기도 「경 레벨」, 「중간 레벨」, 「중 레벨」의 3단계로 변경 가능하게 되어 있다.
인버터 회로(55)는 그 스위칭 동작에 의해, 입력되는 직류 전압 VDC를 고주파 전압으로 변환하여 부하(120)에 출력한다. 이 경우, 부하(120)로서는, 공기 조화기의 냉동 사이클을 포함하는 압축기(25)가 접속되어 있다. 또한, 인버터 회로(55)를 포함하는 도시하지 않은 스위칭 소자의 온/오프 동작은, 도시하지 않은 게이트 제어 회로에 의해 제어된다.
역률 개선 제어 유닛(300)은 각 승압 회로(53A, 53B, 53C)의 스위칭 소자(63A, 63B, 63C)에 각각 구동 신호를 출력한다. 이 경우, 역률 개선 제어 유닛(300)은 인덕터(61A, 61B, 61C) 또는 다이오드(62A, 62B, 62C)에 흐르는 전류가 0이 된 후에 스위칭 소자(63A, 63B, 63C)를 온한다. 즉, 역률 개선 제어 유닛(300)은 소위 임계 모드에 의해 각 승압 회로(53A, 53B, 53C)를 구동한다.
역률 개선 제어 유닛(300)은 각 승압 회로(53A, 53B, 53C)를 구동함으로써, 메인 제어 유닛(400)에 의해 설정된 직류 전압 VDC를 직류 전원선 L3, L4 사이에 인가한다. 즉, 역률 개선 제어 유닛(300)은 메인 제어 유닛(400)에 의해 설정된 출력 전압을 인버터 회로(55)에 출력한다. 이때, 역률 개선 제어 유닛(300)은 압축기(25)에 요구되는 출력 전압의 크기에 따라, 구동하는 승압 회로(53)의 수를 전환한다.
즉, 역률 개선 제어 유닛(300)은 압축기(25)에 요구되는 출력 전압의 크기가 「경 레벨」일 경우에는, 1개의 승압 회로(53A)를 구동하고, 다른 2개의 승압 회로(53B, 53C)는 구동하지 않도록 설정되어 있다. 여기에서는, 이 구동 형태를 싱글 구동 방식이라고 칭한다. 그리고, 승압 회로(53)가 싱글 구동 방식으로 구동되는 경우, 메인 제어 유닛(400)은 가변 저항기(94)의 저항값을 「경 레벨」로 변경한다. 이에 의해, 인버터 회로(55)에의 출력 전압의 크기도 「경 레벨」로 변경된다. 역률 개선 제어 유닛(300)은 인버터 회로(55)에의 출력 전압이 변경 후의 전압값이 되도록 승압 회로(53A)를 피드백 제어한다.
또한, 역률 개선 제어 유닛(300)은 압축기(25)에 요구되는 출력 전압의 크기가 「중간 레벨」일 경우에는, 2개의 승압 회로(53A, 53B)를 구동하고, 다른 1개의 승압 회로(53C)는 구동하지 않도록 설정되어 있다. 여기에서는, 이 구동 형태를 제1 인터리브 구동 방식이라고 칭한다. 그리고, 승압 회로(53)가 제1 인터리브 구동 방식으로 구동되는 경우, 메인 제어 유닛(400)은 가변 저항기(94)의 저항값을 「중간 레벨」로 변경한다. 이에 의해, 인버터 회로(55)에의 출력 전압의 크기도 「중간 레벨」로 변경된다. 역률 개선 제어 유닛(300)은 인버터 회로(55)에의 출력 전압이 변경 후의 전압값이 되도록 승압 회로(53A, 53B)를 피드백 제어한다.
또한, 역률 개선 제어 유닛(300)은 압축기(25)에 요구되는 출력 전압의 크기가 「중 레벨」일 경우에는, 3개의 승압 회로(53A, 53B, 53C), 즉, 모든 승압 회로(53)를 구동하도록 설정되어 있다. 여기에서는, 이 구동 형태를 제2 인터리브 구동 방식이라고 칭한다. 그리고, 승압 회로(53)가 제2 인터리브 구동 방식으로 구동되는 경우, 메인 제어 유닛(400)은 가변 저항기(94)의 저항값을 「중 레벨」로 변경한다. 이에 의해, 인버터 회로(55)에의 출력 전압의 크기도 「중 레벨」로 변경된다. 역률 개선 제어 유닛(300)은 인버터 회로(55)에의 출력 전압이 변경 후의 전압값이 되도록 승압 회로(53A, 53B, 53C)를 피드백 제어한다.
압축기(25)에 요구되는 출력 전압의 크기는, 메인 제어 유닛(400)이 구비하는 부하 판정 제어 유닛(500)에 의해 판정된다. 이 부하 판정 제어 유닛(500)에 의한 판정 결과는 역률 개선 제어 유닛(300)에 부여되고, 역률 개선 제어 유닛(300)은 이 부하 판정 제어 유닛(500)으로부터 얻어진 판정 결과에 따라, 상기한 바와 같이 하여 승압 회로(53)의 구동 형태, 바꾸어 말하면, 구동하는 승압 회로(53)의 수를 전환한다.
여기서, 이 부하 판정 제어 유닛(500)에 의한 판정 처리의 예에 대하여 설명한다. 이 경우, 이 부하 판정 제어 유닛(500)은 교류 전원(80)으로부터 입력되는 입력 전류, 교류 전원(80)으로부터 공급되는 전력량, 압축기(25)를 구동하는 인버터 회로(55)에 출력하는 출력 전압, 압축기(25)의 모터 전류, 압축기(25)의 운전 주파수 중 적어도 어느 하나의 크기에 따라, 압축기(25)에 요구되는 출력 전압의 크기를, 「경 레벨」, 「중간 레벨」, 「중 레벨」의 3단계로 판정하도록 설정되어 있다.
교류 전원(80)으로부터 입력되는 입력 전류는, 입력 전류 검출부(600)에 의해 검출된다. 이 입력 전류 검출부(600)는 전류 검출기(601)를 통하여 입력 전류를 검출하고, 그 검출값을 부하 판정 제어 유닛(500)에 부여한다. 교류 전원(80)으로부터 공급되는 전력량은, 입력 전류 검출부(600)에 의해 검출되는 교류 전원(80)으로부터의 입력 전류값 및 입력 전압 검출부(700)에 의해 검출되는 교류 전원(80)으로부터의 입력 전압에 기초하여 산출된다. 입력 전압 검출부(700)는 교류 전원선 L1, L2사이의 교류 입력 전압을 검출하고, 그 검출값을 부하 판정 제어 유닛(500)에 부여한다. 부하 판정 제어 유닛(500)은 입력 전류 검출부(600)로부터 부여된 입력 전류값과 입력 전압 검출부(700)로부터 부여된 입력 전압값에 기초하여, 교류 전원(80)으로부터 공급되는 전력량을 산출한다.
압축기(25)의 모터 전류는, 모터 전류 검출부(800)에 의해 검출된다. 이 모터 전류 검출부(800)는 부하(120), 이 경우 압축기(25)의 모터 전류를 검출하고, 그 검출값을 부하 판정 제어 유닛(500)에 부여한다. 압축기(25)의 운전 주파수는, 주파수 검출부(900)에 의해 검출된다. 이 주파수 검출부(900)는 부하(120), 이 경우 압축기(25)의 운전 주파수를 검출하고, 그 검출값을 부하 판정 제어 유닛(500)에 부여한다. 부하 판정 제어 유닛(500)은 상기와 같이 하여 각 검출부로부터 부여된 검출값 중 적어도 어느 하나에 기초하여, 압축기(25)에 요구되는 출력 전압의 크기를 판정한다.
또한, 역률 개선 제어 유닛(300)은 스위칭 소자(63A, 63B, 63C)의 온도에 따라, 구동하는 승압 회로(53)의 수를 전환하는 것도 설정되어 있다. 이 경우, 스위칭 소자(63A, 63B, 63C)의 온도는, 예를 들어 서미스터 등을 포함하는 온도 검지 센서(631)에 의해 검지된다. 온도 검지 센서(631)는 온도 검지 수단에 상당하는 것이며, 각 스위칭 소자(63A, 63B, 63C)의 온도를 검출하고, 그 검출값을 역률 개선 제어 유닛(300)에 부여한다. 역률 개선 제어 유닛(300)은 온도 검지 센서(631)로부터 부여된 검지 온도에 따라, 구동하는 승압 회로(53)의 수를 전환한다.
이 경우, 예를 들어 승압 회로(53)를 싱글 구동 방식에 의해 구동하고 있는 경우에 스위칭 소자(63A)의 온도가 기준값보다도 높아진 경우에는, 제1 인터리브 구동 방식 또는 제2 인터리브 구동 방식으로 전환하여 다른 스위칭 소자(63B, 63C)도 구동함으로써, 스위칭 소자(63A)의 부담을 경감, 바꾸어 말하면, 스위칭 소자(63A)의 부하를 다른 스위칭 소자(63B, 63C)에 분산한다. 이에 의해, 스위칭 소자(63A)의 구동 부하를 억제하여 온도를 낮출 수 있다.
또한, 예를 들어 승압 회로(53)를 제1 인터리브 구동 방식에 의해 구동하고 있는 경우에 스위칭 소자(63A, 63B)의 온도가 기준값보다도 높아진 경우에는, 제2 인터리브 구동 방식으로 전환하여 구동하는 승압 회로(53)의 수를 증가시키는 대신에, 또는, 구동하는 승압 회로(53)의 수를 증가시킴과 함께, 메인 제어 유닛(400)에 의해 설정된 출력 전압을 더 낮은 값으로 보정하도록 구성해도 된다. 이에 의해, 각 스위칭 소자(63)의 도통 시간을 짧게 하여 부하를 경감할 수 있다.
또한, 역률 개선 제어 유닛(300), 메인 제어 유닛(400), 부하 판정 제어 유닛(500)은 본 실시 형태의 제어 수단을 구성하는 것이며, 이들 각 제어 유닛을 1개의 제어 유닛으로 구성해도 된다. 또한, 본 실시 형태의 제어 수단은, 하드웨어를 포함해도 되고, 소프트웨어를 포함해도 되고, 이들의 조합을 포함해도 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시 형태에 따르면, 공기 조화기의 인버터 장치(100)는 부하인 압축기(25)에 요구되는 출력 전압의 크기에 따라, 구동하는 승압 회로(53)의 수를 전환한다. 이에 의해, 구동하는 승압 회로(53)의 수를 적절히 조정함으로써, 요구되는 출력 전압을 적절하게 출력할 수 있다.
이 경우, 승압 회로(53)를 3개 탑재하고 있기 때문에, 승압 회로가 1개 또는 2개인 종래 구성에 비해, 각 승압 회로(53A, 53B, 53C)를 구성하는 인덕터(61A, 61B, 61C)의 소형화 및 경량화를 도모할 수 있다. 따라서, 공기 조화기의 실외기(10)의 하우징 내에서 인버터 장치(100)를 상하 반대로 하여 탑재할 경우, 즉, 승압 회로(53)를 포함하는 인덕터(61)가 인버터 기판(36)의 하면측에 매달린 상태에서 탑재되는 경우에도, 이들 인덕터(61) 그 자체가 경량화되어 있기 때문에 탈락을 방지할 수 있다.
또한, 각 인덕터(61A, 61B, 61C)가 소형화되어 있기 때문에, 인덕터용의 전용 기판이 아니라, 다른 전자 부품과 공통의 인버터 기판(36)에 탑재할 수 있다. 또한, 인덕터(61A, 61B, 61C)가 소형화되어 있어, 전용의 기판을 사용할 필요도 없으므로, 인버터 장치(100) 전체로서의 소형화 및 경량화도 도모할 수 있다.
또한, 각 승압 회로(53)에 가해지는 부하를 경감, 분산할 수 있고, 각 승압 회로(53)의 구성 부품 온도 상승을 억제할 수 있기 때문에, 인버터 장치(100)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 구동하는 승압 회로(53)의 수를 적절히 조정함으로써, 각 승압 회로(53)에서 발생하는 회로 손실을 저감할 수 있어, 효율적인 인버터 운전이 가능하게 되고, 나아가서는, 저소비 전력으로 공기 조화 운전을 행할 수 있다.
또한, 인버터 장치(100)는 구동하는 승압 회로(53)의 수를 전환하는 경우에는, 가변 저항기(94)에 의해 출력 전압의 크기를 변경한다. 이에 의해, 구동하는 승압 회로(53)의 수에 따라서 출력 전압의 목표값도 적절히 조정할 수 있고, 요구되는 출력 전압의 안정된 출력을 유지할 수 있다.
또한, 인버터 장치(100)는 교류 전원(80)으로부터 입력되는 입력 전류, 교류 전원(80)으로부터 공급되는 전력량, 압축기(25)를 구동하는 인버터 회로(55)에 출력하는 출력 전압, 압축기(25)의 모터 전류, 압축기(25)의 운전 주파수 중 적어도 어느 하나의 크기에 따라, 구동하는 승압 회로(53)의 수를 전환한다. 이에 의해, 공기 조화기의 운전에 수반하는 다양한 검출값에 기초하여, 구동하는 승압 회로(53)의 수를 섬세하고 치밀하게 조정할 수 있어, 보다 효율적인 인버터 운전이 가능하게 된다.
또한, 인버터 장치(100)는 각 승압 회로(53)를 포함하는 스위칭 소자(63)의 온도에 따라, 구동하는 승압 회로(53)의 수를 전환한다. 이에 의해, 스위칭 소자(63)가 열에 의해 파괴되어 버리는 것을 방지할 수 있고, 나아가서는, 인버터 장치(100)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 인버터 장치(100)는 인버터 기판(36)에 있어서 인덕터(61)가 탑재되는 부분과 인버터 기판(36)에 있어서 전해 콘덴서(54)가 탑재되는 부분이 히트 싱크(71)에 의해 구획되어 있다. 이에 의해, 인덕터(61)의 열이 전해 콘덴서(54)에 전해지기 어려워져, 전해 콘덴서(54)의 온도 상승을 억제할 수 있다. 전해 콘덴서(54)의 온도 상승은, 인버터 장치(100)의 수명에 크게 영향을 미친다. 따라서, 전해 콘덴서(54)의 온도 상승을 억제함으로써, 인버터 장치(100)의 수명을 유지할 수 있다.
(제2 실시 형태)
이어서, 제2 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 10에 도시한 바와 같이, 인버터 장치(200)는 3개의 승압 회로(53A, 53B, 53C)에 대응하여, 3개의 역률 개선 제어 유닛(300A, 300B, 300C)을 구비한다. 그리고, 각 역률 개선 제어 유닛(300A, 300B, 300C)은, 메인 제어 유닛(400)으로부터의 구동 지령에 기초하여, 각각, 대응하는 승압 회로(53A, 53B, 53C)의 구동을 개별로 제어한다. 또한, 이들 역률 개선 제어 유닛(300A, 300B, 300C)에는, 출력 전압 검출 회로(91)의 분압점의 전압값이 각각 입력된다. 또한, 이들 역률 개선 제어 유닛(300A, 300B, 300C)에는, 온도 검지 센서(631)의 온도 검출값이 각각 입력된다.
이 실시 형태에 따르면, 압축기(25)에 요구되는 출력 전압의 크기에 따라, 승압 회로(53A, 53B, 53C)를 개별로 구동할 수 있고, 구동하는 승압 회로(53)의 수를 고정밀도로 전환할 수 있다.
이상에서 설명한 복수의 실시 형태에 따른 공기 조화기의 인버터 장치는, 기판과, 복수의 승압 회로와, 제어 수단을 구비한다. 기판은 하면측에 냉각풍이 흐르도록 설치되어 있다. 승압 회로는 각각 기판의 하면측에 탑재되어 있다. 제어 수단은, 부하의 크기에 따라, 구동하는 승압 회로의 수를 전환한다. 이 구성에 의하면, 구동하는 승압 회로의 수를 적절히 조정함으로써 요구되는 출력 전압을 적절하게 출력한다는 기능을 유지하면서, 승압 회로를 구성하는 부품의 경량화 및 소형화를 도모할 수 있다.
또한, 승압 회로는, 바람직하게는 3개 이상을 구비함으로써, 구성 부품의 1층 경량화 및 소형화를 도모할 수 있다.
상술한 복수의 실시 형태는 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 신규의 실시 형태는, 기타의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 본 실시 형태 및 그 변형은, 발명의 범위 및 요지에 포함됨과 함께, 청구범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함된다.

Claims (6)

  1. 하면측에 냉각풍이 흐르도록 설치된 기판과,
    상기 기판의 하면측에 탑재된 복수의 승압 회로와,
    부하의 크기에 따라, 구동하는 상기 승압 회로의 수를 전환하는 제어 수단
    을 구비하는 공기 조화기의 인버터 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 부하를 구동하는 인버터 회로와,
    상기 인버터 회로에 출력하는 출력 전압을 검출하는 출력 전압 검출 회로와,
    상기 출력 전압 검출 회로에 설치되고, 상기 인버터 회로에 출력하는 출력 전압의 크기를 변경하는 가변 저항기
    를 구비하고,
    상기 제어 수단은, 구동하는 상기 승압 회로의 수를 전환하는 경우에는, 상기 가변 저항기에 의해 출력 전압의 크기를 변경하는 공기 조화기의 인버터 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어 수단은, 복수의 상기 승압 회로에 대응하여 복수 설치되고,
    각 제어 수단은, 각각, 대응하는 상기 승압 회로의 구동을 제어하는 공기 조화기의 인버터 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부하로서 압축기가 구비되고,
    상기 제어 수단은, 교류 전원으로부터 입력되는 입력 전류, 교류 전원으로부터 공급되는 전력량, 상기 압축기를 구동하는 인버터 회로에 출력하는 출력 전압, 상기 압축기의 모터 전류, 상기 압축기의 운전 주파수 중 적어도 어느 하나의 크기에 따라, 구동하는 상기 승압 회로의 수를 전환하는 공기 조화기의 인버터 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 승압 회로를 구성하는 스위칭 소자의 온도를 검지하는 온도 검지 수단을 구비하고,
    상기 제어 수단은,
    상기 온도 검지 수단에 의한 검지 온도에 따라, 구동하는 상기 승압 회로의 수를 전환하는 공기 조화기의 인버터 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 승압 회로를 구성하는 인덕터 및 전해 콘덴서와,
    상기 기판에 설치된 방열부
    를 구비하고,
    상기 기판에서 상기 인덕터가 탑재되는 부분과 상기 기판에서 상기 전해 콘덴서가 탑재되는 부분이 상기 방열부에 의해 구획되어 있는 공기 조화기의 인버터 장치.
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