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部分スイッチング方式によるエアコン用高力率インバータの開発

エアコン用インバータ装置(世界初1981年製と2000年製)

図1 エアコン用インバータ装置(世界初1981年製と2000年製)

エアコン用室外機カットモデル

図2 エアコン用室外機カットモデル

電源力率改善方式(高力率方式)の比較

表1 電源力率改善方式(高力率方式)の比較

 エアコンの出力調整は、圧縮機(コンプレッサー)のモータの回転数を制御することにより行いますが、そのモータの回転数制御は、モータに加える電圧を調整できるインバータで行っています。

1996年頃から、エアコンには、省エネ、高暖房能力、新冷媒などとともに、インバータの動作時に発生する電磁ノイズや、高調波といった環境面での対応が一層求められるようになってきました。

 これに対応するため、当初、インバータには、「アクティブ方式(PAM方式)」という制御方式が、主に採用されていました。しかしこの方式は、高周波チョッパ制御を行っておりスイッチング周波数が20kHz(1秒間に2万回スイッチを入切する)と極めて高いものであり、これによる効率の低下や、電磁ノイズ発生を抑制が必要でした。そのためコスト面等から広く一般に普及することは難しいと考えられ、新しい技術開発が望まれていました。

 このため、東芝は、1998年に従来の受動素子のみで構成されるパッシブ方式インバータの長所(スイッチング回数が少ないためノイズが少ない)とアクティブ方式インバータの長所(電源波形に近づき力率が向上)とを組み合わせた「部分スイッチングによる力率改善方式」を開発しました。

 2005年現在、部分スイッチング方式によるインバータは、東芝エアコン「大清快」等のみならず、日本のほぼ全てのエアコンメーカがインバータ高力率制御方法として採用される基本技術になっています。



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キーワード

エアコン、インバータ、高力率、部分スイッチング方式、PAM、パワーエレクトロニクス
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