(57)【要約】  電力変換装置は、直流電圧が入力されるリアクタと、リアクタに並列に接続されたスイッチング素子と、リアクタに直列に接続された逆流防止素子とを有する昇圧コンバータ部と、昇圧コンバータ部の出力電圧を平滑化する平滑コンデンサと、平滑コンデンサにおいて平滑化された出力電圧を交流電圧に変換するインバータ部と、昇圧コンバータ部及びインバータ部を冷却する冷却器によって生じる結露の状態を検出する結露状態検出部と、昇圧コンバータ部の動作を制御する制御部と、を備え、制御部は、結露状態検出部によって検出された結露の状態を判定する判定手段と、判定手段の判定結果に基づいて、昇圧コンバータ部の昇圧動作を制御する昇圧制御手段と、を有する。
2017138130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧が入力されるリアクタと、前記リアクタに並列に接続されたスイッチング素子と、前記リアクタに直列に接続された逆流防止素子とを有する昇圧コンバータ部と、
前記昇圧コンバータ部の出力電圧を平滑化する平滑コンデンサと、
前記平滑コンデンサにおいて平滑化された出力電圧を交流電圧に変換するインバータ部と、
前記昇圧コンバータ部及び前記インバータ部を冷却する冷却器によって生じる結露の状態を検出する結露状態検出部と、
前記昇圧コンバータ部の動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記結露状態検出部によって検出された結露の状態を判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に基づいて、前記昇圧コンバータ部の昇圧動作を制御する昇圧制御手段と、を有する
電力変換装置。
【請求項２】
前記リアクタは、
前記冷却器の下方に設けられている
請求項１記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記昇圧制御手段は、
前記スイッチング素子のオンデューティ比を高めるものである
請求項１又は２記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記昇圧制御手段は、
前記昇圧コンバータ部のキャリア周波数を増加させるものである
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記昇圧制御手段は、
前記昇圧コンバータ部の昇圧動作が停止している場合、前記昇圧コンバータ部の昇圧動作を開始するものである
請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記結露状態検出部は、
結露量を検出する結露センサであり、
前記判定手段は、
前記結露センサによって検出された結露量が結露量閾値以上であるか否かを判定するものであり、
前記昇圧制御手段は、
前記判定手段によって結露量が結露量閾値以上と判定された場合、前記昇圧コンバータ部の昇圧動作を制御するものである
請求項１〜５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記結露状態検出部は、
外気の温度を検出する外気温度センサと、前記昇圧コンバータ部及び前記インバータ部の温度を検出するモジュール温度センサとであり、
前記判定手段は、
前記外気温度センサによって検出された温度から前記モジュール温度センサによって検出された温度を減算した差分が、差分閾値以下であるか否かを判定するものであり、
前記昇圧制御手段は、
前記判定手段によって差分が差分閾値以下と判定された場合、前記昇圧コンバータ部の昇圧動作を制御するものである
請求項１〜６のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記昇圧コンバータ部及び前記インバータ部のうち少なくとも１つがモジュール化されたパワーモジュールを更に備え、
前記モジュール温度センサは、
前記パワーモジュールに設けられている
請求項７記載の電力変換装置。
【請求項９】
圧縮機、凝縮器、膨張部、前記冷却器及び蒸発器が配管により接続され、冷媒が流れる冷媒回路と、
請求項１〜８のいずれか１項に記載の電力変換装置と、
を備える空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却器の冷却動作によって発生し得る結露を解消する電力変換装置及び空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧縮機等を駆動する電力変換装置に使用されるパワー素子を、冷媒回路に流れる冷媒によって冷却する冷却器等を備える空気調和装置が知られている。ここで、冷却器を用いてパワー素子が冷却されると、冷却器の周囲の温度が低下し易くなる。このため、冷却器の周囲において、空気中の水分が凝縮して結露が発生する場合がある。冷却器の周囲に結露が発生すると、パワー素子、そのほかのコンデンサ及びリアクタ等といった電気電子部品に結露水が付着して、電気電子部品が故障する虞がある。【０００３】
特許文献１には、冷却器の冷却対象部品を故意に発熱させる冷凍装置が開示されている。特許文献１は、圧縮機のモータ等の負荷に直接接続されたインバータ回路の動作を制御する。特許文献１は、インバータ回路のパワー素子を構成するスイッチング素子のスイッチング周波数、スイッチング損失又は導通損失を増加させて、パワー素子を発熱させる。なお、スイッチング損失は、スイッチング素子のベース抵抗又はベース回路のコンデンサ容量等を大きくすることによって、増加されている。また、導通損失は、インバータ回路に流れる電流を大きくすることによって、増加されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５５１６６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された冷凍装置は、負荷に直接接続されたインバータ回路の動作を制御しているため、負荷の特性が変化してしまう。【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、負荷の特性に与える影響を低減しつつ、冷却器によって発生した結露を解消する電力変換装置及び空気調和装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る電力変換装置は、直流電圧が入力されるリアクタと、リアクタに並列に接続されたスイッチング素子と、リアクタに直列に接続された逆流防止素子とを有する昇圧コンバータ部と、昇圧コンバータ部の出力電圧を平滑化する平滑コンデンサと、平滑コンデンサにおいて平滑化された出力電圧を交流電圧に変換するインバータ部と、昇圧コンバータ部及びインバータ部を冷却する冷却器によって生じる結露の状態を検出する結露状態検出部と、昇圧コンバータ部の動作を制御する制御部と、を備え、制御部は、結露状態検出部によって検出された結露の状態を判定する判定手段と、判定手段の判定結果に基づいて、昇圧コンバータ部の昇圧動作を制御する昇圧制御手段と、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、昇圧制御手段が昇圧コンバータ部の昇圧動作を制御している。これにより、リアクタに損失が発生し、昇圧コンバータ部が発熱する。ここで、昇圧コンバータ部は、平滑コンデンサ及びインバータ部を介して負荷に接続されるものである。このため、昇圧コンバータ部において昇圧動作が行われても、平滑コンデンサ及びインバータ部によって、負荷に出力される電圧が更に制御される。従って、昇圧コンバータ部の昇圧動作が制御されても、負荷の特性に与える影響は少ない。このように、電力変換装置は、負荷の特性に与える影響を低減しつつ、冷却器によって発生した結露を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００を示す回路図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る電力変換装置１を示す回路図である。
【図３】本発明の実施の形態１における昇圧コンバータ部２０を示す回路図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る電力変換装置１の制御部５０を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る電力変換装置１の動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態１に係る電力変換装置１の動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態１に係る電力変換装置１の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
以下、本発明に係る電力変換装置及び空気調和装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００を示す回路図である。この図１に基づいて、空気調和装置１００について説明する。図１に示すように、空気調和装置１００は、冷媒回路１００ａと電力変換装置１とを備えている。冷媒回路１００ａは、圧縮機２、凝縮器３、膨張部４、冷却器６及び蒸発器５が配管により接続され、冷媒が流れるものである。
【００１１】
圧縮機２は、冷媒を圧縮するものである。凝縮器３は、冷媒と熱媒体とを熱交換して冷媒を凝縮するものである。膨張部４は、冷媒を膨張及び減圧するものである。冷却器６は、電力変換装置１に取り付けられ、冷媒によって電力変換装置１を冷却するものである。蒸発器５は、冷媒と熱媒体とを熱交換して冷媒を蒸発するものである。電力変換装置１は、三相の交流電源７と、負荷である圧縮機２のモータ（図示せず）とに接続されており、交流電源７から供給された電力を所定の電力に変換して負荷に供給するものである。
【００１２】
図２は、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置１を示す回路図である。図２に示すように、電力変換装置１は、整流器１０と、昇圧コンバータ部２０と、平滑コンデンサ３０と、インバータ部４０と、結露状態検出部８と、制御部５０とを備えている。整流器１０は、交流電源７から供給された交流電圧を整流するものである。整流器１０は、例えば三相の交流電源７から供給された交流電圧を直流電圧に変換するものであり、例えば６個のダイオードがブリッジ接続された３相全波整流器である。ここで、交流電源７から供給される交流電圧は、例えば２００Ｖ又は４００Ｖである。
【００１３】
図３は、本発明の実施の形態１における昇圧コンバータ部２０を示す回路図である。図３に示すように、昇圧コンバータ部２０は、整流器１０が整流した入力電圧を昇圧するものであり、リアクタ２１と、スイッチング素子２２と、逆流防止素子２３と、副逆流防止素子２４とを有している。リアクタ２１は、整流器１０の出力端に接続されており、直流電圧が入力されるものである。スイッチング素子２２は、リアクタ２１に並列に接続されており、例えばＩＧＢＴ等の半導体素子である。なお、スイッチング素子２２は、ＭＯＳＦＥＴとしてもよい。また、スイッチング素子２２は、シリコン（Ｓｉ）素子を用いてもよく、シリコン（Ｓｉ）素子よりもバンドギャップが大きい炭化ケイ素（ＳｉＣ）素子、窒化ガリウム（ＧａＮ）素子、ダイヤモンド（Ｃ）素子等のワイドバンドギャップ半導体を用いてもよい。
【００１４】
逆流防止素子２３は、リアクタ２１に直列に接続されるものであり、平滑コンデンサ３０側からリアクタ２１側に電流が流れることを防止するものである。逆流防止素子２３は、例えばフォトリカバリダイオードといった素子としてもよい。副逆流防止素子２４は、スイッチング素子２２のコレクタ端子とエミッタ端子とを接続するものであり、コレクタ端子側からエミッタ端子側に電流が流れることを防止するものである。
【００１５】
昇圧コンバータ部２０は、整流器１０からの直流母線電圧を、スイッチング素子２２のオンデューティ比を変化させて昇圧量を調整することによって目標電圧まで昇圧し、インバータ部４０に直流母線電圧を供給する。ここで、オンデューティ比とは、スイッチング素子２２に通電する時間の割合であり、オンデューティ比が高いほど、昇圧量が増加する。なお、昇圧コンバータ部２０において、スイッチング素子２２のキャリア周波数によって、スイッチング回数が変化する。
【００１６】
インバータ部４０の出力端には、負荷である圧縮機２のモータが接続されており、モータの回転速度に応じて、必要となる電圧が変化する。昇圧コンバータ部２０は、モータが必要とする電圧に昇圧することによって、モータの性能を改善する。冷却器６は、昇圧コンバータ部２０を冷却する。特に、リアクタ２１は、冷却器６の下方に設けられている。なお、昇圧コンバータ部２０は、スイッチング素子２２及び逆流防止素子２３を複数組み合わせてモジュール化されたパワーモジュールとされてもよい。なお、昇圧コンバータ部２０は、上記のような昇圧チョッパに限らず、マルチレベルコンバータといった別の方式の昇圧回路としてもよい。
【００１７】
図２に示すように、平滑コンデンサ３０は、昇圧コンバータ部２０に並列に接続され、昇圧コンバータ部２０の出力電圧を平滑化するものである。インバータ部４０は、平滑コンデンサ３０において平滑化された出力電圧を交流電圧に変換するものである。インバータ部４０の出力端には、圧縮機２のモータが接続されており、インバータ部４０によって所定の周波数に変換された交流電圧が、モータに供給される。これにより、モータは、任意の周波数で回転駆動する。冷却器６は、インバータ部４０を冷却する。なお、インバータ部４０は、モジュール化されたパワーモジュールとされてもよい。
【００１８】
結露状態検出部８は、冷却器６によって生じる結露の状態を検出するものである。昇圧コンバータ部２０及びインバータ部４０が冷却器６によって冷却されると、冷却器６の周囲の温度が低下し易くなる。このため、冷却器６の周囲において、空気中の水分が凝縮して結露が発生する場合がある。ここで、結露とは、空気中に含有可能の飽和水蒸気量に対し、飽和水蒸気量を超える水蒸気が存在した場合、発生する水滴のことをいう。飽和水蒸気量は、温度に依存するものであり、温度が高いほど飽和水蒸気量が大きくなる。
【００１９】
本実施の形態１では、結露状態検出部８は、外気温度センサ８ａ及びモジュール温度センサ８ｂである。外気温度センサ８ａは、外気の温度を検出するものである。モジュール温度センサ８ｂは、昇圧コンバータ部２０及びインバータ部４０の温度を検出するものである。なお、昇圧コンバータ部２０及びインバータ部４０のうち少なくとも１つがモジュール化されたパワーモジュールである場合、モジュール温度センサ８ｂは、パワーモジュールに設けられる。また、結露状態検出部８は、結露量を直接検出する結露センサでもよい。
【００２０】
図４は、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置１の制御部５０を示すブロック図である。図４に示すように、制御部５０は、昇圧コンバータ部２０の動作を制御するものであり、判定手段５１と昇圧制御手段５２とを有している。
【００２１】
判定手段５１は、結露状態検出部８によって検出された結露の状態を判定するものである。本実施の形態１では、判定手段５１は、外気温度センサ８ａによって検出された温度からモジュール温度センサ８ｂによって検出された温度を減算した差分が、差分閾値以下であるか否かを判定するものである。差分が差分閾値以下の場合、結露が発生する可能性があると判断される。差分閾値は、零℃でもよく、零℃より高い温度でもよい。
【００２２】
なお、判定手段５１は、差分の時間変化率が変化率閾値以下であるか否かを判定してもよい。この場合、差分の時間変化率が変化率閾値以下の場合、結露が発生する可能性があると判断される。また、判定手段５１は、結露センサによって検出された結露量が結露量閾値以上であるか否かを判定してもよい。
【００２３】
更に、判定手段５１は、露点温度からモジュール温度センサ８ｂによって検出された温度を減算した露点差分が、露点差分閾値以下であるか否かを判定してもよい。ここで、露点温度は、外気温度センサ８ａによって検出された温度と相対湿度とから、制御部５０によって算出される。相対湿度は、実際の水蒸気量の割合を示す指標である。露点差分が露点差分閾値以下の場合、結露が発生する可能性があると判断される。露点差分閾値は、零℃でもよく、零℃より高い温度でもよい。なお、判定手段５１は、露点差分の時間変化率が変化率閾値以下であるか否かを判定してもよい。この場合、露点差分の時間変化率が変化率閾値以下の場合、結露が発生する可能性があると判断される。
【００２４】
昇圧制御手段５２は、判定手段５１の判定結果に基づいて、昇圧コンバータ部２０の昇圧動作を制御するものである。冷却器６の周囲に結露が発生すると、昇圧コンバータ部２０及びインバータ部４０に結露水が付着して、昇圧コンバータ部２０及びインバータ部４０が故障する虞がある。そこで、結露が発生する可能性がある場合、結露の発生を抑制する必要がある。
【００２５】
本実施の形態１では、昇圧制御手段５２は、判定手段５１によって外気温度センサ８ａによって検出された温度からモジュール温度センサ８ｂによって検出された温度を減算した差分が差分閾値以上と判定された場合、昇圧コンバータ部２０の昇圧動作を制御するものである。ここで、昇圧制御手段５２は、スイッチング素子２２のオンデューティ比を高めるものである。これにより、昇圧量が増加し、リアクタ２１における熱損失が増加する。このように、昇圧コンバータ部２０を故意に発熱させることによって、結露が解消される。
【００２６】
また、昇圧コンバータ部２０の昇圧動作によって、モジュール損失が生じる。このときに発生する熱によっても、結露が解消される。なお、昇圧量は、昇圧コンバータ部２０の駆動条件に応じた試験等に基づいて、適宜設定される。ここで、昇圧量は、結露が発生し得る状態から脱する値に設定される。昇圧量は、結露が発生し得る状態から脱するまで、徐々に増加される。なお、昇圧量は、昇圧量又は昇圧量の増加量に対する温度上昇値を予め試験等で把握しておき、テーブルとして、マイコンである制御部５０等に記憶されてもよい。これにより、結露が発生し得る状態から脱するために必要な温度上昇値に基づいて、昇圧量を演算することができる。
【００２７】
ここで、電力変換装置１は、リアクタ２１及びスイッチング素子２２等の温度を監視して、リアクタ２１及びスイッチング素子２２等が温度破壊することを抑制している。また、試験等によって、負荷である圧縮機２の駆動性能に影響を及ぼさない昇圧量を把握し、圧縮機２の駆動性能に影響を及ぼさない範囲で昇圧量が制御される。更に、昇圧制御手段５２は、昇圧動作が行われている状態で、結露が発生する可能性が低いと判断された場合、昇圧動作を停止する。これにより、電力変換装置１全体の損失を低減することができる。
【００２８】
なお、昇圧制御手段５２は、昇圧コンバータ部２０のキャリア周波数を増加させるものであってもよい。これにより、スイッチング素子２２のスイッチング回数が増加して、リアクタ２１における熱損失が増加する。また、スイッチング素子２２のスイッチング損失が増加する。このように、昇圧コンバータ部２０を故意に発熱させることによって、結露が解消される。
【００２９】
なお、キャリア周波数は、キャリア周波数又はキャリア周波数の増加量に対する温度上昇値を予め試験等で把握しておき、テーブルとして、マイコンである制御部５０等に記憶されてもよい。これにより、結露が発生し得る状態から脱するために必要な温度上昇値に基づいて、キャリア周波数を演算することができる。また、試験等によって、負荷である圧縮機２の駆動性能に影響を及ぼさないキャリア周波数を把握し、圧縮機２の駆動性能に影響を及ぼさない範囲でキャリア周波数が制御される。
【００３０】
また、昇圧制御手段５２は、昇圧コンバータ部２０の昇圧動作が停止している場合、昇圧コンバータ部２０の昇圧動作を開始するものであってもよい。これにより、リアクタ２１における熱損失が増加する。
【００３１】
次に、空気調和装置１００の動作について説明する。圧縮機２に吸入された冷媒は、圧縮機２によって圧縮されて高温高圧のガス状態で吐出する。圧縮機２から吐出された高温高圧のガス状態の冷媒は、凝縮器３に流入し、凝縮器３において、熱媒体と熱交換されて凝縮液化する。凝縮された液状態の冷媒は、膨張部４に流入し、膨張部４において膨張及び減圧されて気液二相状態となる。そして、気液二相状態の冷媒は、冷却器６に流入する。ここで、冷媒は、冷却器６に取り付けられた昇圧コンバータ部２０及びインバータ部４０を、冷却器６を介して冷却する。そして、冷却器６において昇圧コンバータ部２０及びインバータ部４０と熱交換されて加熱された冷媒は、蒸発器５に流入する。冷媒は、蒸発器５において、熱媒体と熱交換されて蒸発ガス化する。蒸発したガス状態の冷媒は、圧縮機２に吸入される。
【００３２】
図５、図６及び図７は、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置１の動作を示すフローチャートである。図６は、図５のステップＳＴ１を詳細に説明するフローチャートであり、図７は、図５のステップＳＴ２を詳細に説明するフローチャートである。次に、制御部５０の動作について説明する。図５に示すように、冷却器６が動作している際、判定手段５１によって、結露状態検出部８において検出された結露の状態が判定される（ステップＳＴ１）。図６に示すように、先ず、外気温度センサ８ａによって検出された温度及びモジュール温度センサ８ｂによって検出された温度が取得される（ステップＳＴ１１）。
【００３３】
次に、判定手段５１によって、外気温度センサ８ａにおいて検出された温度からモジュール温度センサ８ｂにおいて検出された温度を減算した差分が、差分閾値以下であるか否かが判定される（ステップＳＴ１２）。差分が差分閾値より大きいと判定された場合（ステップＳＴ１２のＮｏ）、ステップＳＴ１１に戻る。一方、差分が差分閾値以下と判定された場合（ステップＳＴ１２のＹｅｓ）、図５のステップＳＴ２に進む。
【００３４】
ステップＳＴ２において、図７に示すように、先ず、昇圧コンバータ部２０の昇圧動作が実施されているか否かが判断される（ステップＳＴ２１）。昇圧コンバータ部２０の昇圧動作が実施されている場合（ステップＳＴ２１のＹｅｓ）、昇圧制御手段５２によって、スイッチング素子２２のオンデューティ比が高められる（ステップＳＴ２２）。これにより、昇圧コンバータ部２０の昇圧量が増加して、リアクタ２１の熱損失が増加する。このように、昇圧コンバータ部２０を故意に発熱させることによって、結露が解消される。そして、図５のステップＳＴ１に戻る。
【００３５】
一方、昇圧コンバータ部２０の昇圧動作が停止している場合（ステップＳＴ２１のＮｏ）、昇圧制御手段５２によって、昇圧コンバータ部２０の昇圧動作が開始される（ステップＳＴ２３）。これにより、リアクタ２１における熱損失が増加する。このように、昇圧コンバータ部２０を故意に発熱させることによって、結露が解消され得る。次に、結露が解消されたか否かが判断される（ステップＳＴ２４）。結露が解消されている場合（ステップＳＴ２４のＹｅｓ）、図５のステップＳＴ１に戻る。結露が解消されていない場合（ステップＳＴ２４のＮｏ）、ステップＳＴ２２に進み、スイッチング素子２２のオンデューティ比が高められる。これにより、昇圧コンバータ部２０の昇圧量が更に増加して、リアクタ２１の熱損失が更に増加する。このように、昇圧コンバータ部２０を故意に発熱させることによって、結露が解消される。
【００３６】
本実施の形態１によれば、昇圧制御手段５２が昇圧コンバータ部２０の昇圧動作を制御している。これにより、リアクタ２１に損失が発生し、昇圧コンバータ部２０が発熱する。このように、電力変換装置１は、昇圧コンバータ部２０を故意に発熱させることによって、結露を解消している。ここで、昇圧コンバータ部２０は、平滑コンデンサ３０及びインバータ部４０を介して負荷に接続されるものである。このため、昇圧コンバータ部２０において昇圧動作が行われても、平滑コンデンサ３０及びインバータ部４０によって、負荷に出力される電圧が更に制御される。従って、昇圧コンバータ部２０の昇圧動作が制御されても、負荷の特性に与える影響は少ない。このように、電力変換装置１は、負荷の特性に与える影響を低減しつつ、冷却器６によって発生した結露を解消することができる。
【００３７】
従来、電子膨張弁等の冷媒流量調整部を制御して、冷却器に流れる冷媒の量を調節し、結露を解消しようとする空気調和装置が知られている。また、機器を停止した状態を維持して、インバータ部のパワー素子に通電してパワー素子を発熱させることによって結露を解消しようとする空気調和装置が知られている。更に、暖房運転において結露が発生する可能性がある場合、圧縮機の回転数が段階的に上昇するようにインバータ部の周波数を増加させてインバータ部のパワー素子を発熱させることによって結露を解消しようとする空気調和装置が知られている。
【００３８】
しかし、従来の空気調和装置等は、スイッチング素子のスイッチング速度が変化し、また、圧縮機のモータに入力される電力が大きくなるため、圧縮機の運転特性、インバータ部の性能及び変換効率等に影響を与えてしまう。これにより、冷凍サイクルにおいて、定格冷房暖房運転時のエネルギ消費効率ＣＯＰ、一年を通した通年エネルギ消費効率ＡＰＦに影響を与えてしまう。これに対し、本実施の形態１は、昇圧制御手段５２が昇圧コンバータ部２０の昇圧動作を制御している。このため、電力変換装置１は、負荷の特性に与える影響を低減しつつ、冷却器６によって発生した結露を解消することができる。
【００３９】
ここで、リアクタ２１は、冷却器６の下方に設けられている。リアクタ２１の発熱によって温められた空気は、周囲の空気よりも密度が小さくなるため、上昇する。本実施の形態１では、冷却器６がリアクタ２１の上方に設けられているため、冷却器６に熱が伝わり易く、熱は、上昇に伴って広範囲に拡散する。このように、リアクタ２１が冷却器６の下方に設けられていることによって、リアクタ２１の鉄損を更に増加させることができる。このため、リアクタ２１の発熱量が更に増加し、冷却器６の周囲の空気の温度が低下することを抑制し、結露を更に抑制することができる。なお、この効果は、昇圧コンバータ部２０の昇圧量又はキャリア周波数が大きいほど、顕著である。
【００４０】
昇圧制御手段５２は、スイッチング素子２２のオンデューティ比を高めるものである。これにより、昇圧コンバータ部２０の昇圧量が増加して、リアクタ２１の熱損失が増加する。また、昇圧制御手段５２は、昇圧コンバータ部２０のキャリア周波数を増加させてもよい。この場合、スイッチング素子２２のスイッチング回数が増加して、リアクタ２１における熱損失が増加する。更に、昇圧制御手段５２は、昇圧コンバータ部２０の昇圧動作が停止している場合、昇圧コンバータ部２０の昇圧動作を開始するものである。これにより、リアクタ２１における熱損失が増加する。
【００４１】
そして、結露状態検出部８は、外気の温度を検出する外気温度センサ８ａと、昇圧コンバータ部２０及びインバータ部４０の温度を検出するモジュール温度センサ８ｂとであり、判定手段５１は、外気温度センサ８ａによって検出された温度からモジュール温度センサ８ｂによって検出された温度を減算した差分が、差分閾値以下であるか否かを判定するものであり、昇圧制御手段５２は、判定手段５１によって差分が差分閾値以下と判定された場合、昇圧コンバータ部２０の昇圧動作を制御するものである。これにより、結露が発生するか否かを推測することができる。
【００４２】
また、昇圧コンバータ部２０及びインバータ部４０のうち少なくとも１つがモジュール化されたパワーモジュールを更に備え、モジュール温度センサ８ｂは、パワーモジュールに設けられていてもよい。この場合、モジュール温度センサ８ｂは、パワーモジュールを保護するために製造過程において組み込まれたものとすることができる。従って、パワーモジュール保護と結露判断とを、共用のモジュール温度センサ８ｂで賄うことができる。これにより、新たなモジュール温度センサ８ｂが不要であり、コストが削減される。
【００４３】
なお、整流器１０とインバータ部４０とモジュール温度センサ８ｂとをモジュール化してもよく、更に、昇圧コンバータ部２０とモジュール温度センサ８ｂとをモジュール化してもよく、整流器１０、昇圧コンバータ部２０、インバータ部４０及びモジュール温度センサ８ｂの全てをモジュール化してもよい。これにより、新たなモジュール温度センサ８ｂが不要であるため、電力変換装置１を小型化することができる。
【００４４】
なお、結露状態検出部８は、結露量を検出する結露センサであり、判定手段５１は、結露センサによって検出された結露量が結露量閾値以上であるか否かを判定するものであり、昇圧制御手段５２は、判定手段５１によって結露量が結露量閾値以上と判定された場合、昇圧コンバータ部２０の昇圧動作を制御するものであってもよい。この場合、結露を直接検出することができるため、結露を検出する精度が高い。
【００４５】
本実施の形態１では、圧縮機２、凝縮器３、膨張部４、前記冷却器６及び蒸発器５が配管により接続され、冷媒が流れる冷媒回路１００ａと、電力変換装置１と、を備える。これにより、電力変換装置１の昇圧コンバータ部２０及びインバータ部４０を冷却器６によって冷却することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１  電力変換装置、２  圧縮機、３  凝縮器、４  膨張部、５  蒸発器、６  冷却器、７  交流電源、８  結露状態検出部、８ａ  外気温度センサ、８ｂ  モジュール温度センサ、１０  整流器、２０  昇圧コンバータ部、２１  リアクタ、２２  スイッチング素子、２３  逆流防止素子、２４  副逆流防止素子、３０  平滑コンデンサ、４０  インバータ部、５０  制御部、５１  判定手段、５２  昇圧制御手段、１００  空気調和装置、１００ａ  冷媒回路。
【図１】
2017138130.tif 000003
【図２】
2017138130.tif 000004
【図３】
2017138130.tif 000005
【図４】
2017138130.tif 000006
【図５】
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【図６】
2017138130.tif 000008
【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年5月21日(2018.5.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明に係る電力変換装置は、直流電圧が入力されるリアクタと、リアクタに並列に接続されたスイッチング素子と、リアクタに直列に接続された逆流防止素子とを有する昇圧コンバータ部と、昇圧コンバータ部の出力電圧を平滑化する平滑コンデンサと、平滑コンデンサにおいて平滑化された出力電圧を交流電圧に変換するインバータ部と、昇圧コンバータ部及びインバータ部を冷却する冷却器によって生じる結露の状態を検出する結露状態検出部と、昇圧コンバータ部の動作を制御する制御部と、を備え、制御部は、結露状態検出部によって検出された結露の状態を判定する判定手段と、判定手段の判定結果に基づいて、昇圧コンバータ部の昇圧動作を制御する昇圧制御手段と、を有し、リアクタは、冷却器の下方に設けられている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧が入力されるリアクタと、前記リアクタに並列に接続されたスイッチング素子と、前記リアクタに直列に接続された逆流防止素子とを有する昇圧コンバータ部と、
前記昇圧コンバータ部の出力電圧を平滑化する平滑コンデンサと、
前記平滑コンデンサにおいて平滑化された出力電圧を交流電圧に変換するインバータ部と、
前記昇圧コンバータ部及び前記インバータ部を冷却する冷却器によって生じる結露の状態を検出する結露状態検出部と、
前記昇圧コンバータ部の動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記結露状態検出部によって検出された結露の状態を判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に基づいて、前記昇圧コンバータ部の昇圧動作を制御する昇圧制御手段と、を有し、
前記リアクタは、
前記冷却器の下方に設けられている
電力変換装置。
【請求項２】
直流電圧が入力されるリアクタと、前記リアクタに並列に接続されたスイッチング素子と、前記リアクタに直列に接続された逆流防止素子とを有する昇圧コンバータ部と、
前記昇圧コンバータ部の出力電圧を平滑化する平滑コンデンサと、
前記平滑コンデンサにおいて平滑化された出力電圧を交流電圧に変換するインバータ部と、
前記昇圧コンバータ部及び前記インバータ部を冷却する冷却器によって生じる結露の状態を検出する結露状態検出部と、
前記昇圧コンバータ部の動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記結露状態検出部によって検出された結露の状態を判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に基づいて、前記昇圧コンバータ部の昇圧動作を制御する昇圧制御手段と、を有し、
前記昇圧制御手段は、
前記スイッチング素子のオンデューティ比を高めるものである
電力変換装置。
【請求項３】
直流電圧が入力されるリアクタと、前記リアクタに並列に接続されたスイッチング素子と、前記リアクタに直列に接続された逆流防止素子とを有する昇圧コンバータ部と、
前記昇圧コンバータ部の出力電圧を平滑化する平滑コンデンサと、
前記平滑コンデンサにおいて平滑化された出力電圧を交流電圧に変換するインバータ部と、
前記昇圧コンバータ部及び前記インバータ部を冷却する冷却器によって生じる結露の状態を検出する結露状態検出部と、
前記昇圧コンバータ部の動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記結露状態検出部によって検出された結露の状態を判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に基づいて、前記昇圧コンバータ部の昇圧動作を制御する昇圧制御手段と、を有し、
前記昇圧制御手段は、
前記昇圧コンバータ部のキャリア周波数を増加させるものである
電力変換装置。
【請求項４】
直流電圧が入力されるリアクタと、前記リアクタに並列に接続されたスイッチング素子と、前記リアクタに直列に接続された逆流防止素子とを有する昇圧コンバータ部と、
前記昇圧コンバータ部の出力電圧を平滑化する平滑コンデンサと、
前記平滑コンデンサにおいて平滑化された出力電圧を交流電圧に変換するインバータ部と、
前記昇圧コンバータ部及び前記インバータ部を冷却する冷却器によって生じる結露の状態を検出する結露状態検出部と、
前記昇圧コンバータ部の動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記結露状態検出部によって検出された結露の状態を判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に基づいて、前記昇圧コンバータ部の昇圧動作を制御する昇圧制御手段と、を有し、
前記昇圧制御手段は、
前記昇圧コンバータ部の昇圧動作が停止している場合、前記昇圧コンバータ部の昇圧動作を開始するものである
電力変換装置。
【請求項５】
前記結露状態検出部は、
結露量を検出する結露センサであり、
前記判定手段は、
前記結露センサによって検出された結露量が結露量閾値以上であるか否かを判定するものであり、
前記昇圧制御手段は、
前記判定手段によって結露量が結露量閾値以上と判定された場合、前記昇圧コンバータ部の昇圧動作を制御するものである
請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記結露状態検出部は、
外気の温度を検出する外気温度センサと、前記昇圧コンバータ部及び前記インバータ部の温度を検出するモジュール温度センサとであり、
前記判定手段は、
前記外気温度センサによって検出された温度から前記モジュール温度センサによって検出された温度を減算した差分が、差分閾値以下であるか否かを判定するものであり、
前記昇圧制御手段は、
前記判定手段によって差分が差分閾値以下と判定された場合、前記昇圧コンバータ部の昇圧動作を制御するものである
請求項１〜５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記昇圧コンバータ部及び前記インバータ部のうち少なくとも１つがモジュール化されたパワーモジュールを更に備え、
前記モジュール温度センサは、
前記パワーモジュールに設けられている
請求項６記載の電力変換装置。
【請求項８】
圧縮機、凝縮器、膨張部、前記冷却器及び蒸発器が配管により接続され、冷媒が流れる冷媒回路と、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の電力変換装置と、
を備える空気調和装置。
【国際調査報告】
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2017138130.tif 000011
2017138130.tif 000012
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