ヒートポンプ装置
【課題】複数のモータを用いるヒートポンプ装置において、複数のモータを駆動する複数の電力供給手段を有するモータ駆動装置の長寿命化及びコスト削減を図る。
【解決手段】モータ駆動装置１３の第１電力供給手段１８は、圧縮機用モータ１５に駆動用の電力を供給するインバータ回路３２を持っている。この第１電力供給手段１８は、インバータ回路３２と交流電源３０との間に、ヒートポンプ装置の寿命のボトルネックとなるエネルギー平滑用の電解コンデンサを持たないように構成されている。
【解決手段】モータ駆動装置１３の第１電力供給手段１８は、圧縮機用モータ１５に駆動用の電力を供給するインバータ回路３２を持っている。この第１電力供給手段１８は、インバータ回路３２と交流電源３０との間に、ヒートポンプ装置の寿命のボトルネックとなるエネルギー平滑用の電解コンデンサを持たないように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ装置に関し、特に、複数のモータを備えるヒートポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、空気調和装置の室外機や室内機あるいは給湯器の熱源ユニットなどのヒートポンプ装置では、圧縮機モータやファンモータとして永久磁石同期モータの一種であるブラシレスDCモータが用いられている。ブラシレスDCモータは、高効率化を図るために有効であり、特に空気調和装置などの高級機を中心として、適用範囲が広がっている。
【０００３】
また、ヒートポンプ装置では、一般的に、圧縮機用モータを駆動するインバータと、ファンモータなどを駆動するインバータとを備え、両インバータの直流部を共通化しているモータ駆動装置が用いられている（特許文献１及び特許文献２）。このように、モータ駆動装置において、複数のインバータの直流部を共通化することで、直流部の整流回路を一つに集約することができ、回路の簡素化、低廉化を図ることができる。また、整流回路に力率改善の機能を付加することで、電源高調波規制への対応も可能であるが、この場合も力率改善回路を一つに集約することができる。
【特許文献１】特開平９−２２４３９３号公報
【特許文献２】特開２００１−２８６１７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、モータ駆動装置において一つの直流部を複数のインバータで共用して複数のモータを駆動するためには、直流部の電圧が安定している必要があり、電圧を安定させる必要から複数のモータの電気容量に合わせて大容量の平滑コンデンサを設ける必要がある。大容量の平滑コンデンサを設ける場合には、一般的に電解コンデンサが用いられることから、電解コンデンサの寿命やコストが原因でモータ駆動装置の寿命やコストやサイズなどを改善することが難しくなる。また、共通化された整流回路に力率改善用の回路を設ける場合は、複数のモータの電気容量に合わせた大型のリアクタや大電流用の力率改善回路が必要となり、さらにコストやサイズなどの改善を難しくしている。
【０００５】
本発明の課題は、複数のモータを用いるヒートポンプ装置において、複数のモータを駆動する複数の電力供給手段を有するモータ駆動装置の長寿命化及びコスト削減を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１発明に係るヒートポンプ装置は、圧縮機と第１モータと第２モータとモータ駆動装置を備える。また、モータ駆動装置は、第１電力供給手段と第２電力供給手段とを有する。第１モータは、圧縮機を駆動する。第１モータよりも電気容量の小さい第２モータは、圧縮機以外の機器を駆動する。交流電源に接続されているモータ駆動装置は、第１モータ及び第２モータを駆動する。モータ駆動装置の第１電力供給手段は、第１モータに駆動用の電力を供給する第１インバータ回路またはコンバータ回路を持つ。この第１電力供給手段は、第１インバータ回路またはコンバータ回路と交流電源との間にエネルギー平滑用の電解コンデンサを持たない。交流電源に接続されている第２電力供給手段は、第２モータに駆動用の電力を供給する。
【０００７】
本発明によれば、第１電力供給手段がエネルギー平滑用の電解コンデンサを持たないことから、エネルギー平滑用の電解コンデンサの寿命がヒートポンプ装置の寿命のボトルネックとなることがなくなる。また、エネルギー平滑用の電解コンデンサを省くことにより、電解コンデンサに要していたコストは省くことができるとともに、モータ駆動装置のサイズを小さくすることができる。
【０００８】
第２発明に係るヒートポンプ装置は、第１発明のヒートポンプ装置であって、第１電力供給手段は、交流電源の多相交流を整流するＰＷＭ整流回路をさらに有する。また、第１電力供給手段の第１インバータ回路は、ＰＷＭ整流回路の出力から第１モータに出力する多相交流を生成するＰＷＭインバータ回路である。
【０００９】
本発明によれば、第１電力供給手段が電解コンデンサを持たないため、エネルギーバッファが少ないか又は存在しないことから入力電流波形や出力電圧波形がひずむが、これらの補正を比較的行い易くなる。
【００１０】
第３発明に係るヒートポンプ装置は、第１発明のヒートポンプ装置であって、ＰＷＭ整流回路は、電源側への回生を行わない回路である。
【００１１】
本発明によれば、第１モータが異常停止した場合にも第１モータが持っていたエネルギーが第２電力供給手段や第２モータに流入しないため、第１モータの異常停止時でも第２モータを安定して運転することができる。
【００１２】
第４発明に係るヒートポンプ装置は、第１発明のヒートポンプ装置であって、コンバータ回路は、交流電源の多相交流から第１モータに出力する多相交流を生成するマトリクスコンバータ回路である。
【００１３】
本発明によれば、入出力間のスイッチング素子数を低減できる。また、第１電力供給手段が電解コンデンサを持たないため、エネルギーバッファが存在しないことから入力電流波形や出力電圧波形がひずむが、これらの補正を比較的行い易くなる。
【００１４】
第５発明に係るヒートポンプ装置は、第１発明のヒートポンプ装置であって、第１電力供給手段の第１インバータ回路は、ＰＷＭインバータ回路である。この第１電力供給手段は、ＰＷＭインバータ回路を第１インバータ回路として持っているほか、整流回路とフィルムコンデンサをさらに持っている。第１電力供給手段において、整流回路は、交流電源の出力を整流してＰＷＭインバータ回路に直流電力を出力する。また、フィルムコンデンサは、整流回路の出力を平滑化する。
【００１５】
本発明によれば、フィルムコンデンサで平滑化することで、圧縮機駆動に必要な程度の安定した電源を供給しながら、入力電流のひずみを小さく、高力率とすることができる。
【００１６】
第６発明に係るヒートポンプ装置は、第１発明から第５発明のいずれかのヒートポンプ装置であって、第２モータは交流モータである。そして、第２電力供給手段は、交流電源から交流の供給を受け、直接第２モータに交流を供給する。
【００１７】
本発明によれば、交流モータに直接交流を供給することから、第２電力供給手段の構成が簡素になる。また、第２電力供給手段にインバータを持たないため、ノイズフィルタや高調波対策回路を簡素化することができる。
【００１８】
第７発明に係るヒートポンプ装置は、第１発明から第５発明のいずれかのヒートポンプ装置であって、第２電力供給手段は、整流回路と直流平滑回路と第２インバータ回路とを持つ。整流回路は、交流電源の出力を整流する。直流平滑回路は、整流回路の出力を平滑化する。第２インバータ回路は、整流回路の出力を受けて第２モータに駆動用の電力を供給する。
【００１９】
本発明によれば、第１モータと切り離して比較的電気容量の小さい第２モータに供給する電力を第２電力供給手段で生成するので、第２電力供給手段は、直流平滑回路におけるエネルギーバッファが小さくても比較的安定した電力を供給できる。また、モータをインバータで駆動するため、モータを高効率で運転することができる。
【００２０】
第８発明に係るヒートポンプ装置は、第７発明のヒートポンプ装置であって、第２電力供給手段は、交流電源の力率を改善する力率改善回路をさらに持っている。
【００２１】
本発明によれば、第１モータと切り離して比較的電気容量の小さい第２モータに供給する電力を第２電力供給手段で生成するので、第１電力供給手段と第２電力供給手段の直流部を共通化する場合に比べて力率改善回路で扱う電流を小さくできる。
【発明の効果】
【００２２】
第１発明に係るヒートポンプ装置では、長寿命化とコスト削減、小型化を図ることができる。
【００２３】
第２発明に係るヒートポンプ装置では、エネルギー平滑用の電解コンデンサを持たなくとも、第１モータのトルク振動や騒音を抑え易くなる。また、電源系統への障害を起こし難い。
【００２４】
第３発明に係るヒートポンプ装置では、第１モータの異常停止時に第２モータを安定して運転することができるので、異常時や異常時から復帰する際のヒートポンプ装置の安定性や信頼性を向上することができる。
【００２５】
第４発明に係るヒートポンプ装置では、入出力間のスイッチング素子数低減により損失低減が可能になる。また、エネルギー平滑用の電解コンデンサを持たなくとも、第１モータのトルク振動や騒音を抑え易くなる。
【００２６】
第５発明に係るヒートポンプ装置では、圧縮機駆動に必要な程度の安定した電源を供給しつつ、高力率とし、長寿命で安価なヒートポンプ装置を実現できる。
【００２７】
第６発明に係るヒートポンプ装置では、第２電力供給手段の構成が簡素になりコスト削減が図れるとともに、部品点数が少ないため、部品の故障によるシステムの信頼性低下を起こしにくい。また、ノイズフィルタや高調波対策回路も簡素化することができる。
【００２８】
第７発明に係るヒートポンプ装置では、第２電力供給手段の直流平滑回路におけるエネルギーバッファが小さくても比較的安定した電力を供給でき、長寿命で安価、高効率なモータ駆動装置を得やすくなる。
【００２９】
第８発明に係るヒートポンプ装置では、力率改善回路で扱う電流を小さくでき、力率の改善を行いつつ長寿命化とコスト削減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
〔第１実施形態〕
＜空気調和装置の構成の概要＞
本発明の第１実施形態に係るヒートポンプ装置を備える空気調和装置について、図を用いて説明する。空気調和装置においては、室外機や室内機がヒートポンプ装置であるが、この例においては室外機に本発明を適用した場合について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る空気調和装置の構成の概略を示す図である。図１の空気調和装置１には、圧縮機、四方切替弁、室外熱交換器、電動弁、アキュムレータ及び室外ファン等からなる室外機２が熱源ユニットとして設けられている。室外機２には配管７が接続しており、配管７は、室外機２から冷媒を室外機２の外部へと導き、また外部から還流する冷媒を室外機２へと導く。配管７には分岐ユニット６が接続しており、室外機２から配管７を経由して循環する冷媒を後段の配管８，９，１０に分配する。配管８，９，１０にはそれぞれ室内機３，４，５が利用ユニットとして接続しており、室内機３，４，５は、配管８，９，１０から供給される冷媒を用いて室内の暖房または冷房を行う。
【００３１】
空気調和装置１において、室外機２と分岐ユニット６と各室内機３，４，５は冷媒が循環する冷媒回路を構成している。例えば、暖房時には、室外機２で室外の熱を取り込んだ冷媒が各室内機３，４，５に分岐ユニット６を経て流れ、冷媒は室内機３，４，５で室内空気に熱を放出する。そして、熱を放出して冷えた冷媒が室内機３，４，５から室外機２へと分岐ユニット６を経て戻る。逆に、冷房時には、室外機２で室外へ熱を放出して冷えた冷媒が各室内機３，４，５に分岐ユニット６を経て流れ、冷媒は室内機３，４，５で熱を取り込むことにより室内空気から熱を奪う。室内機３，４，５で熱を奪って温度が上昇した冷媒が再び分岐ユニット６を経由して室外機２に戻る。
【００３２】
このように、冷媒を循環させ、熱交換のために冷媒を圧縮することから室外機２には圧縮機が設けられている。また、室外機２や室内機３，４，５において、熱交換を行うために室外空気や室内空気の気流を発生させるファンが必要になる。
【００３３】
図２は、冷媒循環や熱交換に必要な電力供給の観点から空気調和装置を見たときの空気調和装置の概略構成を示すブロック図である。空気調和装置１は、冷媒回路１１と、ファン１２と、モータ駆動装置１３とを備えている。冷媒回路１１は、室外機２に配置されている圧縮機、四方切替弁、室外熱交換器、電動弁、及びアキュムレータ、並びに室内機３，４，５に配置されている室内熱交換器が環状に接続されて構成されている。冷媒回路１１において、冷媒を圧縮・循環させるための圧縮機１４を駆動するための圧縮機用モータ１５が大きな電力を必要とする。また、室外機２や室内機３，４，５で気流を発生させるためのファン１２を駆動するファンモータ１７も比較的大きな電力を必要とする。これら圧縮機用モータ１５やファンモータ１７によって冷房や暖房の程度に応じて冷媒の循環量や気流の強弱が制御される。そのため、圧縮機用モータ１５やファンモータ１７の回転数などを調整することから、圧縮機用モータ１５やファンモータ１７を駆動するためのモータ駆動装置１３が供給する電力の調整も必要になる。モータ駆動装置１３においては、比較的大きな電力を必要とする圧縮機用モータ１５と、圧縮機用モータに比べて電気容量の小さいファンモータ１７を制御するため第１及び第２電力供給手段１８，１９が設けられている。圧縮機用モータ１５の電気容量が例えば５ｋW程度であるのに対し、ファンモータ１７の電気容量は例えば５０〜１００W程度である。
【００３４】
＜冷媒回路の構成＞
冷媒回路１１の構成を、図３を参照して説明する。圧縮機１５の吐出側には四方切替弁２２が設けられている。四方切替弁２２は、冷房時には実線で示した接続になり、暖房時には破線で示した接続になることによって、冷房時と暖房時の冷媒の流れる方向を切り替える。圧縮機１５から吐出された冷媒は、四方切替弁２２によって、冷房時には室外機熱交換器２３に供給され、暖房時には分岐ユニット６に供給される。四方切替弁２２の残りの一つの出入り口には、アキュムレータ２８が接続されている。アキュムレータ２８に戻ってくる冷媒は、四方切替弁２２によって、冷房時には分岐ユニット６から供給され、暖房時には室外機熱交換器２３から供給される。
【００３５】
室外機熱交換器２３は、四方切替弁２２と接続されていない方の出入口を電動弁２４に接続している。電動弁２４は、室外機熱交換器２３と接続されていない方の出入口を分岐ユニット６に接続している。分岐ユニット６は、四方切替弁２２から流入して電動弁２４へ流出するか又は、電動弁２４から流入して四方切替弁２２へ流出する冷媒を、室内熱交換器２５，２６，２７に分配して室内熱交換器２５，２６，２７を経由させる。
【００３６】
冷房運転時には、四方切替弁２２を実線の位置とし、電動弁２４を所定の開度に絞り、圧縮機１５を起動する。圧縮機１５から吐出される高圧の冷媒は、室外熱交換器２３で凝縮された後、電動弁２４で減圧される。電動弁２４で減圧されて低圧になった冷媒は、室内交換機２５，２６，２７で蒸発させられる。室内熱交換器２５，２６，２７で冷媒が蒸発する際に室内空気から熱を奪うため、室内空気は温度が下がって冷気となる。室内熱交換器２５，２６，２７を出た気体状の冷媒は、四方切替弁２２とアキュムレータ２８を経由して圧縮機１５に戻る。このとき、アキュムレータ２８は、気体状の冷媒と液体状の冷媒が混合するのを防止する。
【００３７】
暖房運転時には、四方切替弁２２を点線の位置とし、電動弁２４を所定の開度に絞り、圧縮機１５を起動する。圧縮機１５から吐出される高圧の冷媒は、室内熱交換器２５，２６，２７で凝縮された後、電動弁２４で減圧される。電動弁２４で減圧されて低圧になった冷媒は、室外熱交換機２３で蒸発させられる。室内熱交換器２５，２６，２７で冷媒が凝縮する際に室内空気に熱を与えるため、室内空気は温度が上がって暖気となる。室外熱交換器２３を出た気体状の冷媒は、四方切替弁２２とアキュムレータ２８を経由して圧縮機１５に戻る。このとき、アキュムレータ２８は、気体状の冷媒と液体状の冷媒が混合するのを防止する。
【００３８】
ファン１２には、室外機２の取り付けられている室外ファンと、室内機２５，２６，２７に取り付けられている室内ファンがある。室外ファンは、室外熱交換器２３に室外空気を吸込み、室外熱交換器２３で冷気もしくは暖気となった室外空気を吹出す。室内ファンは、室内熱交換器２５，２６．２７に室内空気を吸込み、室内熱交換器２５，２６，２７で暖気もしくは冷気となった室外空気を吹出す。このように、ファン１２によって気流を発生し熱交換を促進している。
【００３９】
＜モータ駆動装置＞
モータ駆動装置１３は、図２に示すように、圧縮機用モータ１５に電力を供給する第１電力供給手段１８と、ファンモータ１７に電力を供給する第２電力供給手段１９とを備えている。ここでは、圧縮機用モータ１５とファンモータ１７にブラシレスDCモータが用いられているものを例に、圧縮機用モータ１５とファンモータ１７を駆動するモータ駆動装置１３について説明する。
【００４０】
図４はモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。モータ駆動装置１３は、三相交流電源３０に接続されている。モータ駆動装置１３の第１電力供給手段１８は、三相交流電源３０の三相交流をＰＷＭ整流回路３１で直流に変換する。第１電力供給手段１８は、さらにＰＷＭ整流回路３１の出力をＰＷＭインバータ回路３２で三相交流に再度変換して圧縮機駆動用モータ１５に供給する。また、モータ駆動装置１３の第２電力供給手段１９は、三相交流電源３０の単相交流を整流回路３３で直流に変換する。第２電力供給手段１９は、さらに整流回路３３の出力を、直流平滑回路を含むアクティブフィルタ３４で平滑化した後、インバータ回路３５で三相交流に変換してファンモータ１７に供給する。例えば、ファンモータ１７は室外機２の室外ファン用モータであり、このような場合、第１電力供給手段１８と第２電力供給手段１９は室外機２の同じ電装品箱の中に収納される。
【００４１】
第１電力供給手段１８のＰＷＭ整流回路３１は、２個の交流スイッチＳＷ１からなる３組の直列回路を互いに並列に接続したブリッジ回路で構成されている。３組の直列回路の各々に２個の交流スイッチＳＷ１の接続部が形成されるが、それら３つの接続部に三相交流電源３０の３つの出力がそれぞれ入力される。交流スイッチＳＷ１は整流回路制御手段４１によりスイッチングが制御され、２つの出力端子から直流電圧を出力する。
【００４２】
整流回路制御手段４１は、直流部の瞬時有効電力を一定とし、ひずみのない良好な入力電流波形及び出力電圧波形を得るため、例えば、三相交流電源３０の出力電圧を検知し、正相分電圧の大きさＶｐ及び逆相分電圧の大きさＶｎを分離検出する。そして、整流回路制御手段４１は、例えば、正相分電流指令から逆相分電流指令を減じることにより得られる次式の入力電流指令ｉに応じてスイッチングを行うことで、直流部の瞬時有効電力を一定とし、ひずみのない良好な入力電流波形及び出力電圧波形を得る。例えば、入力電流指令ｉは、（３/２）0.5×Ｉｍ｛ｅｘｐ（ｊ×（θ＋αｐ））｝−（３/２）0.5×Ｉｍ｛（Ｖｎ／Ｖｐ）×ｅｘｐ（−ｊ×（θ＋αn））｝で与えられる。なお、αｐは正相分位相、αｎは逆相分位相、Ｖｐは正相分電圧、Ｖｎは逆相分電圧である。また、Ｉｍは入力電流の振幅を示している。
【００４３】
第１電力供給手段１８のインバータ回路３２は、２つのスイッチング素子ＳＥ１からなる３組の直列回路を互いに並列に接続したブリッジ回路で構成されている。この３組の直列回路は、ＰＷＭ整流回路３１の出力端子間に接続され、２つのスイッチング素子ＳＥ１の接続部がインバータ回路３２の出力端子になる。このインバータ回路３２は、インバータ制御手段４２により制御される。インバータ回路３２は、インバータ制御手段４２からの制御信号に基づいてスイッチング素子ＳＥ１をスイッチングし、ＰＷＭ整流回路３１から出力される直流電圧を３相のパルス幅変調された電圧に変換する。このインバータ回路３２の出力により圧縮機用モータ１５が駆動される。なお、スイッチング素子ＳＥ１は、例えば、ＩＧＢＴなどのトランジスタＴＲ１に還流ダイオードD１を接続して構成される。直流部にエネルギーバッファ（平滑用回路）を持たないことから、直流部は、直流電圧成分に交流電圧成分が重畳したような電圧となる。また、この第１電力供給手段１８の回路は、ひずみのない入力電流波形を得られるので、力率改善回路（高調波対策回路）としても機能している。
【００４４】
第２電力供給手段１９の整流回路３３は、直列に接続される２個のダイオード同士を並列に接続したダイオードブリッジにより構成される。直列に接続される２個のダイオードの接続部に三相交流電源３０の出力のうちの２相が入力される。ダイオードブリッジを構成するダイオードのカソード同士の接続部が整流回路３３の高電位側の出力端子であり、ダイオードのアノード同士の接続部が整流回路３３の低電位側の出力端子である。
【００４５】
整流回路３３の後段には、直流平滑回路を含むアクティブフィルタ３４が接続されている。この直流平滑回路を含むアクティブフィルタ３４は出力電圧制御手段４３により制御される。直流平滑回路を含むアクティブフィルタ３４は、リアクタＬとスイッチング素子ＳＥ２とダイオードＤ１と電解コンデンサＣ１とで構成されている。整流回路３３の高電位側の出力端子には、リアクタLの一端が接続されている。リアクタLの他端はスイッチング素子ＳＥ２の高電位側の一端に接続されている。スイッチング素子ＳＥ２の他端は、整流回路３３の低電位側の出力端子に接続されている。このスイッチング素子ＳＥ２は、出力電圧制御手段４３の制御信号に基づいてスイッチングする。ダイオードＤ１のアノードがスイッチング素子ＳＥ２の一端に接続され、カソードが電解コンデンサＣ１の高電位側の端子に接続されている。電解コンデンサＣ１の低電位側の端子は整流回路３３の低電位側の出力端子に接続されている。ダイオードＤ１は、スイッチング素子ＳＥ２が導通した際に電解コンデンサＣ１からスイッチング素子ＳＥ２に電流が還流するのを防止する。直流電圧制御手段４３は、電解コンデンサＣ１の両端の電圧すなわち直流平滑回路を含むアクティブフィルタ３４の出力電圧Ｖoutと、リアクタＬに流れる電流すなわち直流平滑回路を含むアクティブフィルタ３４の入力電流Ｉinと、リアクタＬの一端とスイッチング素子ＳＥ２の他端の間の電圧すなわち直流平滑回路を含むアクティブフィルタ３４の入力電圧Ｖinと、設定電圧Ｖｓとを入力する。そして、直流電圧制御手段４３は、出力電圧Ｖoutと設定電圧Ｖｓとを比較して、出力電圧Ｖoutと設定電圧Ｖｓが一致するようにかつ、入力電流Ｉinと入力電圧Ｖinが相似形となるように、スイッチング素子ＳＥ２に制御信号を出力する。つまり、リアクタＬとスイッチング素子ＳＥ２とは力率改善回路（高調波対策回路）として機能している。
【００４６】
第２電力供給手段１９のインバータ回路３５は、２つのスイッチング素子ＳＥ３からなる３組の直列回路を互いに並列に接続したブリッジ回路で構成されている。この３組の直列回路は、直流平滑回路を含むアクティブフィルタ３４の出力端子間に接続され、２つのスイッチング素子ＳＥ３の接続部がインバータ回路３５の出力端子になる。このインバータ回路３５は、インバータ制御手段４４により制御される。インバータ回路３５は、インバータ制御手段４４からの制御信号に基づいてスイッチング素子ＳＥ３をスイッチングさせ、直流平滑回路を含むアクティブフィルタ３４から出力される直流電圧を３相のパルス幅変調された電圧に変換する。スイッチング素子ＳＥ３は、例えば、スイッチング素子ＳＥ１と同様にIGBTなどのトランジスタＴｒ２に還流ダイオードＤ３を接続して構成される。
【００４７】
＜変形例＞
（ａ）
上記第１実施形態によるモータ駆動装置１３では、ＰＷＭ整流回路３１や整流回路３３は三相交流電源３０に直接接続されている。しかし、図５に示すように、ノイズ防止用フィルタ５０を介してＰＷＭ整流回路３１と整流回路３３とに対して三相交流電源３０の出力を与えるようにしてもよい。
【００４８】
モータ駆動装置１３において、電力供給手段を圧縮機用モータ１５に用いるものと圧縮機用モータ１５よりも電気容量が小さいものとに別けることにより、モータ駆動装置１３から発生する、三相交流電源３０や周辺機器への配線を介した伝搬ノイズや放射ノイズの周波数成分を、レベルが小さいまま分散することができる。そのため、ノイズ防止用フィルタ５０を小さくすることができ、省スペース化、低コスト化を図ることができる。特に、ノイズ発生レベルの高い高調波対策回路を設ける場合に効果がある。
【００４９】
図６は、ノイズの発生状況を示す概念図である。図６（ａ）には、従来のように直流部を複数のインバータで共用し、高調波対策回路も共有化した場合のノイズの発生状況を示し、図６（ｂ）には、第一実施形態のように、高調波対策回路を圧縮機用モータ以外のモータに対してのみ設けた場合のノイズの発生状況を示す。図６において、Ｎａ１，Ｎａ２は圧縮機用モータ１５に電力を供給するインバータ回路が発生するノイズ、Ｎｂ１，Ｎｂ２は例えばファンモータ１７に供給するインバータ回路が発生するノイズ、Ｎｃ１，Ｎｃ２は例えば高調波対策回路が発生するノイズを示している。図６（ａ）と図６（ｂ）のノイズＮｃ１，Ｎｃ２は、同じ回路構成の高調波対策回路から生じているものである。回路構成が同じにも拘らず、図６（ｂ）のノイズＮｃ２が図６（ａ）のノイズＮｃ１に比べて大幅に低減されているのは、高調波対策回路の扱うエネルギーの大きさの違いによる。ノイズＮｃ２が小さいため、全体的にノイズレベルが小さくなり、インピーダンスの小さなフェライトコアで対策ができる。圧縮機用モータ１５に供給するインバータ回路のノイズは、ノイズＮａ１に比べてＮａ２が大きくなる場合もあるがほぼ同じくらいの大きさであり、ノイズＮｃ２の低減効果が大きいため全体としてはノイズレベルが小さくなる。
【００５０】
（ｂ）
図５には、ノイズ防止用フィルタ５０を第１電力供給手段１８と第２電力供給手段１９とで共有する場合を示したが、ノイズ防止用フィルタを別々に設けてもよい。図７に示すように、ノイズ防止用フィルタ５１を第１電力供給手段１８専用に設け、ノイズ防止用フィルタ５２を第２電力供給手段１９専用に設ける。つまり、ノイズ防止用フィルタ５１，５２は、三相交流電源３０の出力が第１電力供給手段１８と第２電力供給手段１９とに分岐する分岐点よりも後段でかつ整流回路３１，３３の前段に設けられる。
【００５１】
ノイズ防止用フィルタ５１，５２を第１電力供給手段１８と第２電力供給手段１９の各々に設けることにより、各手段に対して最適なフィルタ回路を構成でき、フィルタ回路全体として省スペース・低コスト化を図ることが可能となる。
【００５２】
（ｃ）
図４に示す第１実施形態によるモータ駆動装置１３では、第２電力供給手段１９への電力供給に三相交流電源３０の線間電圧を用いたが、図８に示すように、３相４線式の場合には、中性線７０と他の相の結線７１との間の電圧、例えばＮ相とＴ相との間の電圧を用いてもよい。
【００５３】
このような構成とすることにより、第２電力供給手段１９やファンモータ１７（第２モータ）に、電圧最大定格の低いものを使用することができるため、低コスト化、小型化が可能となる。
【００５４】
（ｄ）
上記第１実施形態では、図１及び図２に示す空気調和装置１で用いられる圧縮機用モータ１５（第１モータ）とファンモータ１７（第２モータ）を例にあげて説明したが、給湯器システムにおいては熱源ユニットがヒートポンプ装置であることから、同様に、給湯器システム用熱源ユニットの圧縮機用モータとポンプ用モータについても本発明を適用できる。給湯器システム用熱源ユニットの圧縮機用モータとポンプ用モータについて図９を用いて説明する。
【００５５】
図９は、給湯器システム用熱源ユニットを備えるヒートポンプ式給湯装置の一例を示す概略図である。ヒートポンプ式給湯装置は、タンクユニット８１と熱源ユニット８２からなる。タンクユニット８１は、高温の温湯を貯える貯湯タンク８０と循環路８９を有している。一方、熱源ユニット８２は、冷媒回路８３を有しており、循環路８９を通して冷媒回路８３から貯湯タンク８０へ高温になるまで加熱された温湯を供給する。そのために、熱源ユニット８２は、循環路８９に循環用ポンプ９０と熱交換路９１を接続し、循環路８９を流れる温湯の加熱と循環を行っている。
【００５６】
熱源ユニット８２の冷媒回路８３は、熱交換路９１を構成する水熱交換器８５に、膨張弁８７と、蒸発器８８と、圧縮機８４とを順に接続して構成されている。圧縮機８４を駆動させることにより、冷媒回路８３の冷媒は、蒸発器８８で熱を取り込み、水熱交換器８５における加熱のための熱を供給する。
【００５７】
この熱源ユニット８２（ヒートポンプ装置）において、圧縮機８４を駆動するモータが空気調和装置１の圧縮機用モータ１５（第１モータ）に相当し、循環ポンプ９０を駆動するモータが空気調和装置１のファンモータ１７（第２モータ）に相当する。すなわち、第１実施形態で説明した上記モータ駆動装置１３は、熱源ユニット８２の圧縮機８４のモータと循環ポンプ９０を駆動するモータの駆動に適用することができる。また、空気調和装置１のモータ駆動装置１３を熱源ユニットのモータ駆動装置として使用することができるのは、後述する実施形態においても同様である。
【００５８】
蒸発器の熱交換用に、ファン及びファンモータを用いている場合には、第２モータをファンモータとすることも可能である。
【００５９】
また、貯湯タンク８０の湯水を用いた暖房システムを構成し、第２モータを暖房用循環ポンプ用モータとすることも可能である。
【００６０】
（ｅ）
上記第１実施形態においては、第２電力供給手段１９の力率改善（高調波対策）のために、アクティブフィルタ３４を用いる場合を例にあげて説明したが、第２電力供給手段１９の力率改善の方法はアクティブフィルタを用いる方法に限られるものではない。例えば、ＰＷＭ整流回路を用いても上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、この点については、後述する第２実施形態及び第３実施形態についても同様である。
【００６１】
（ｆ）
上記第１実施形態においては、モータ駆動装置１３によって駆動されるモータとして、ブラシレスＤＣモータを例にあげて説明したが、モータ駆動装置１３により駆動されるモータはブラシレスＤＣモータに限られない。例えば、モータ駆動装置１３が駆動するモータは、三相誘導電動機であってもよい。
【００６２】
（ｇ）
上記第１実施形態においては、第２電力供給手段１９にインバータ回路３５が設けられているが、インバータ回路３５はファンモータ１７（第２モータ）に内蔵されていても構わない。
【００６３】
（ｈ）
上記第１実施形態においては、第２モータとして室外ファン用モータ（ファンモータ１７）を例にあげて説明しているが、第２モータは室内ファン用モータであってもよい。
【００６４】
また、ファンモータ１７（第２モータ）は複数台であってもよい。ファンモータ１７（第２モータ）が複数台ある場合に、ファンモータ１７（第２モータ）の電気容量が小さいことから、整流回路３３で変換された直流部を複数のファンモータ１７（第２モータ）で共用しても良い。また、第２電力供給手段１９をファンモータ１７（第２モータ）一台に一つずつ別個に設け、第２電力供給手段１９を複数設けても良い。
【００６５】
なお、これはファンモータに限らず、ポンプ用モータであっても同様である。
【００６６】
（ｉ）
上記第１実施形態においては、スイッチＳＷ１として交流スイッチを用いてＰＷＭ整流回路３１を構成したが、スイッチＳＷ１として単方向スイッチを用いて構成してもよい。
【００６７】
単方向スイッチは、例えば逆阻止ＩＧＢＴや、ＩＧＢＴと直列にダイオードを接続することによって逆方向への導通を阻止する回路により実現することができる。この単方向スイッチを６個組み合せ、ＰＷＭ整流回路３１を構成する。
【００６８】
単方向スイッチでＰＷＭ整流回路３１を構成することにより、ＰＷＭ整流回路３１は電源側への回生が行われない回路となる。電源側への回生が行われないため、例えば電気容量の大きな圧縮機用モータ１５（第１モータ）が異常停止した場合などに、圧縮機用モータ１５（第１モータ）が持っていたエネルギーが第２電力供給手段１９やファンモータ１７（第２モータ）に流入する恐れがないため、圧縮機用モータ１５（第１モータ）の異常時にもファンモータ１７（第２モータ）を安定して運転することができる。
【００６９】
それにより、例えばファンモータ１７（第２モータ）が室外ファンモータの場合には、圧縮機１４の異常停止時にもファン１２を回転させることができるために熱交換が行われ、冷媒回路１１を均圧化できるので、圧縮機１４の再起動時に安定して速やかに起動を行うことが可能となる（図２参照）。それにより、室外機２（ヒートポンプ装置）の安定性、信頼性を高めることができる。
【００７０】
また、例えばファンモータ１７（第２モータ）が図１に示す室内機３，４，５の室内ファンモータの場合には、上記同様電源側への回生が行われないＰＷＭ整流回路３１を用いてモータ駆動装置１３を構成することにより、冷媒回路１１の安定化を行うことができると共に、室内機３，４，５の送風運転が可能となるため、ユーザの快適性を極力損なわない空気調和装置１を実現できる（図１及び図２参照）。
【００７１】
また、電源側への回生が行われない回路で構成されたＰＷＭ整流回路３１を備えるモータ駆動装置１３を図９に示す熱源ユニット８２（ヒートポンプ装置）に適用すれば、圧縮機８４を駆動する圧縮機モータ（第１モータ）が異常時に停止しても、循環ポンプ９０を駆動する循環ポンプ用モータ（第２モータ）を運転し、熱源側の余熱を用いて熱交換を行うことができる。それにより、圧縮機モータ（第１モータ）が異常停止した場合でも、熱源ユニット８２によって生成した熱を有効に利用でき、安定性、信頼性の高い給湯器システムとすることができる。
【００７２】
また、第２モータが暖房ポンプ用モータであれば、暖房運転が停止することがないため、安定した暖房システムとすることが可能となる。
【００７３】
なお、この変形例のように、電源側への回生が行われない回路においては、圧縮機モータ（第１モータ）の異常停止時や圧縮機モータが低力率で運転される場合などにモータ側から電力が回生されるため、その電力を吸収するクランプ回路を必要とする。このクランプ回路には、例えばコンデンサと能動素子及びその制御回路からなる回路や、コンデンサとダイオードを組み合わせたパッシブスナバ構成の回路が適用される。このクランプ回路には小容量のコンデンサが必要とされ、クランプ回路に電解コンデンサを用いることもできる。しかし、この場合においても、クランプ回路の電解コンデンサは直流部のエネルギー平滑に用いるわけではなく、クランプ回路に小容量の電解コンデンサを用いても本発明の効果が失われるものではない。
【００７４】
以上本変形例で述べたこれらの点については、第４実施形態についても同様である。
【００７５】
〔第２実施形態〕
本発明の第２実施形態に係る空気調和装置について図１０を用いて説明する。第２実施形態に係る空気調和装置の構成の概略は、第１実施形態の空気調和装置と同様である。図２には空気調和装置を冷媒循環や熱交換に必要な電力供給の観点から見たときの空気調和装置の概略構成を示したが、この図２に示す空気調和装置の概略構成のブロック図において、第２実施形態の空気調和装置が第１実施形態の空気調和装置と異なるのはモータ駆動装置１３の構成である。そこで、第２実施形態の空気調和装置のモータ駆動装置１３の詳細以外の説明を省略し、図１０にモータ駆動装置１３の構成を示して説明することにより、第２実施形態の空気調和装置の説明とする。
【００７６】
＜モータ駆動装置＞
図１０はモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。モータ駆動装置１３は、三相交流電源３０に接続されている。モータ駆動装置１３の第１電力供給手段１８は、三相交流電源３０の三相交流をマトリクスコンバータ回路３６で所望の電圧と周波数を持つ三相交流に変換する。マトリクスコンバータ回路３６は、三相交流電源３０の１相につき３つの双方向スイッチＳＷ２を接続し、合計で９つの双方向スイッチを有している。例えば、三相交流電源３０のＲ相と圧縮機用モータ１５のＵ相の間、Ｒ相とＶ相の間、Ｒ相とＷ相の間にそれぞれ双方向スイッチＳＷ２が各１つずつ接続されている。同様に、三相交流電源３０のＳ相と圧縮機用モータ１５のＵ，Ｖ，Ｗ相との間、Ｔ相とＵ，Ｖ，Ｗ相との間に双方向スイッチＳＷ２が接続されている。双方向スイッチＳＷ２は、例えば、ＩＧＢＴ等の２個の半導体スイッチング素子を逆方向に直列接続すると共に、各スイッチング素子に還流ダイオードをそれぞれ逆並列に接続して構成される。コンバータ制御手段４５は、例えば数ｋＨｚでパルス幅変調（ＰＷＭ）された制御信号で９つの双方向スイッチＳＷ２をスイッチングすることにより、マトリクスコンバータ回路３６の出力の電圧、周波数を可変に制御する。
【００７７】
コンバータ制御手段４５によるマトリクスコンバータ回路３６の制御については、例えば、図４におけるＰＷＭ整流回路３１とＰＷＭインバータ回路３２と同様な構成のＰＷＭ整流回路とＰＷＭインバータ回路を仮想し、これら仮想整流回路及び仮想インバータ回路に対する制御信号を作成すると共に、これらの制御信号を合成してマトリクスコンバータ回路３６を制御する方法が知られており、このような方法を用いることができる。
【００７８】
第２実施形態の第２電力供給手段１９の整流回路３３、直流平滑回路を含むアクティブフィルタ３４、及びインバータ回路３５の構成は、図４に示した第１実施形態の第２電力供給手段１９と同様の構成であるので説明を省略する。
【００７９】
＜変形例＞
（ａ）
上記第２実施形態によるモータ駆動装置１３では、マトリクスコンバータ回路３６は三相交流電源３０に直接接続されている。しかし、図１１に示すように、ノイズ防止用フィルタ５３を介してマトリクスコンバータ回路３６と整流回路３３とに対して三相交流電源３０の出力を与えるようにしてもよい。
【００８０】
モータ駆動装置１３において、電力供給手段を圧縮機用モータ１５に用いるものと圧縮機用モータ１５よりも電気容量が小さいものとに別けることにより、モータ駆動装置１３から発生する、三相交流電源３０や周辺機器への配線を介した伝搬ノイズや放射ノイズの周波数成分を、レベルが小さいまま分散することができる。そのため、ノイズ防止用フィルタ５３を小さくすることができ、省スペース化、低コスト化を図ることができる。特に、ノイズ発生レベルの高い高調波対策回路を設ける場合に効果がある。ノイズを低減することができる効果については、第１実施形態１の変形例（ａ）と同様である。
【００８１】
（ｂ）
図１１には、ノイズ防止用フィルタ５３を第１電力供給手段１８と第２電力供給手段１９とで共有する場合を示したが、ノイズ防止用フィルタを別々に設けてもよい。図１２に示すように、ノイズ防止用フィルタ５４を第１電力供給手段１８専用に設け、ノイズ防止用フィルタ５５を第２電力供給手段１９専用に設ける。つまり、ノイズ防止用フィルタ５４，５５は、三相交流電源３０の出力が第１電力供給手段１８と第２電力供給手段１９とに分岐する分岐点よりも後段でかつマトリクスコンバータ回路３６と整流回路３３の前段に設けられる。
【００８２】
ノイズ防止用フィルタ５４，５５を第１電力供給手段１８と第２電力供給手段１９の各々に設けることにより、各手段に対して最適なフィルタ回路を構成でき、フィルタ回路全体として省スペース・低コスト化を図ることが可能となる。
【００８３】
〔第３実施形態〕
本発明の第３実施形態に係る空気調和装置について図１３を用いて説明する。第３実施形態に係る空気調和装置の構成の概略は、第１実施形態の空気調和装置と同様である。図２には空気調和装置を冷媒循環や熱交換に必要な電力供給の観点から見たときの空気調和装置の概略構成を示したが、この図２に示す空気調和装置の概略構成のブロック図において、第３実施形態の空気調和装置が第１実施形態の空気調和装置と異なるのは、モータ駆動装置１３の構成である。そこで、第３実施形態の空気調和装置のモータ駆動装置１３の詳細以外の説明を省略し、図１３にモータ駆動装置１３の構成を示して説明することにより、第３実施形態の空気調和装置の説明とする。
【００８４】
＜モータ駆動装置＞
図１３はモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。モータ駆動装置１３は、二相交流電源４０に接続されている。モータ駆動装置１３の第１電力供給手段１８は、二相交流電源４０の単相交流を整流回路３７で直流に変換する。第１電力供給手段１８は、さらに整流回路３７の出力を、直流平滑回路３８で平滑化した後、インバータ回路３９で三相交流に変換して圧縮機用モータ１５に供給する。
【００８５】
第１電力供給手段１８の整流回路３７は、直列に接続される２個のダイオード同士を並列に接続したダイオードブリッジにより構成される。直列に接続される２個のダイオードの接続部に単相交流電源４０の出力が入力される。ダイオードブリッジを構成するダイオードのカソード同士の接続部が整流回路３７の高電位側の出力端子であり、ダイオードのアノード同士の接続部が整流回路３７の低電位側の出力端子である。
【００８６】
整流回路３７の後段には、直流平滑回路３８が接続されている。直流平滑回路３８は、フィルムコンデンサＣ２で構成されている。フィルムコンデンサＣ２は整流回路３７の高電位側の出力端子と低電位側の出力端子との間に接続されている。フィルムコンデンサＣ２の両端が整流回路３７の２つの出力端子になる。フィルムコンデンサＣ２を用いることで、大容量の電解コンデンサを用いる従来の直流平滑回路に比べて電圧の変動は大きくなるが、例えばモータを内部磁石形同期モータとし、ｄ軸、ｑ軸電流を制御してモータのトルクを電源周波数の２倍の周波数で制御することで、効率低下、性能低下を抑えたまま、かつ入力電流波形のひずみを小さくし、高力率で運転する事が可能となる。圧縮機用モータ１５の電圧変動の許容範囲に抑えることができる。
【００８７】
第１電力供給手段１９のインバータ回路３９は、２つのスイッチング素子ＳＥ３からなる３組の直列回路を互いに並列に接続したブリッジ回路で構成されている。この３組の直列回路は、直流平滑回路３８の出力端子間に接続され、２つのスイッチング素子ＳＥ４の接続部がインバータ回路３９の出力端子になる。このインバータ回路３９は、インバータ制御手段４６により制御される。インバータ回路３９は、インバータ制御手段４６からの制御信号に基づいてスイッチング素子ＳＥ４をスイッチングさせ、直流平滑回路３８から出力される直流電圧を３相のパルス幅変調された電圧に変換する。スイッチング素子ＳＥ４は、例えば、スイッチング素子ＳＥ１と同様にIGBTに還流ダイオードを接続して構成される。
【００８８】
第３実施形態の第２電力供給手段１９の整流回路３３、直流平滑回路を含むアクティブフィルタ３４、及びインバータ回路３５の構成は、図４に示した第１実施形態の第２電力供給手段１９と同様の構成であるので説明を省略する。
【００８９】
＜変形例＞
（ａ）
上記第３実施形態によるモータ駆動装置１３では、整流回路３３，３７は単相交流電源４０に直接接続されている。しかし、図１４に示すように、ノイズ防止用フィルタ５６を介して整流回路３３，３７に対して単相交流電源４０の出力を与えるようにしてもよい。
【００９０】
モータ駆動装置１３において、電力供給手段を圧縮機用モータ１５に用いるものと圧縮機用モータ１５よりも電気容量が小さいものとに別けることにより、モータ駆動装置１３から発生する、単相交流電源４０や周辺機器への配線を介した伝搬ノイズや放射ノイズの周波数成分を、レベルが小さいまま分散することができる。そのため、ノイズ防止用フィルタ５６を小さくすることができ、省スペース化、低コスト化を図ることができる。特に、ノイズ発生レベルの高い直流平滑回路（高調波対策回路）を設ける場合に効果がある。ノイズを低減することができる効果については、第１実施形態１の変形例（ａ）と同様である。
【００９１】
（ｂ）
図１４には、ノイズ防止用フィルタ５６を第１電力供給手段１８と第２電力供給手段１９とで共有する場合を示したが、ノイズ防止用フィルタを別々に設けてもよい。図１５に示すように、ノイズ防止用フィルタ５７を第１電力供給手段１８専用に設け、ノイズ防止用フィルタ５８を第２電力供給手段１９専用に設ける。つまり、ノイズ防止用フィルタ５７，５８は、単相交流電源４０の出力が第１電力供給手段１８と第２電力供給手段１９とに分岐する分岐点よりも後段でかつ整流回路３３，３７の前段に設けられる。
【００９２】
ノイズ防止用フィルタ５７，５８を第１電力供給手段１８と第２電力供給手段１９の各々に設けることにより、各手段に対して最適なフィルタ回路を構成でき、フィルタ回路全体として省スペース・低コスト化を図ることが可能となる。
【００９３】
〔第４実施形態〕
本発明の第４実施形態に係る空気調和装置について図１６を用いて説明する。第４実施形態に係る空気調和装置の構成の概略は、第１実施形態の空気調和装置と同様である。図２には空気調和装置を冷媒循環や熱交換に必要な電力供給の観点から見たときの空気調和装置の概略構成を示したが、この図２に示す空気調和装置の概略構成のブロック図において、第４実施形態の空気調和装置が第１実施形態の空気調和装置と異なるのは、モータ駆動装置１３の構成である。そこで、第４実施形態の空気調和装置のモータ駆動装置１３の詳細以外の説明を省略し、図１６にモータ駆動装置１３の構成を示して説明することにより、第４実施形態の空気調和装置の説明とする。
【００９４】
＜モータ駆動装置＞
図１６はモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。モータ駆動装置１３は、三相交流電源３０に接続されている。モータ駆動装置１３の第１電力供給手段１８は、三相交流電源３０の三相交流をＰＷＭ整流回路３１で直流に変換する。第１電力供給手段１８は、さらにＰＷＭ整流回路３１の出力をＰＷＭインバータ回路３２で三相交流に再度変換して圧縮機駆動用モータ１５に供給する。この第１電力供給手段１８の構成は、第１実施形態の第１電力供給手段１８と同じであることから説明を省略する。
【００９５】
モータ駆動装置１３の第２電力供給手段１９は、フィルムコンデンサＣ３を備え、三相交流電源３０の単相交流を直接ファンモータ１７ａに供給する。ファンモータ１７ａは、交流で動作する電気容量の小さいファンモータである。ファンモータ１７ａの主巻線には三相交流電源３０の出力がスイッチ９５を介して直接与えられ、ファンモータ１７ａの補助巻線には、主巻線よりも電流位相を進ませるためフィルムコンデンサＣ３を介して三相交流電源３０の出力が与えられる。ファンモータの運転・停止は、スイッチ９５をON・OFFすることで切り替えられる。
【００９６】
＜変形例＞
（ａ）
上記第４実施形態によるモータ駆動装置１３では、整流回路３１とファンモータ１７ａは単相交流電源４０に直接接続されている。しかし、図１７に示すように、ノイズ防止用フィルタ５９を介して整流回路３１とファンモータ１７ａに対して三相交流電源３０の出力を与えるようにしてもよい。
【００９７】
この実施形態では、ファンモータがインバータ駆動でないため、第２電力供給手段から発生するノイズレベルは小さいが、モータ駆動装置１３において、電力供給手段を圧縮機用モータ１５に用いるものと圧縮機用モータ１５よりも電気容量が小さいファンモータ１７ａとに別けることにより、モータ駆動装置１３から発生する、三相交流電源３０や周辺機器への配線を介した伝搬ノイズや放射ノイズの周波数成分を、レベルが小さいまま分散することができる。そのため、ノイズ防止用フィルタ５９を小さくすることができ、省スペース化、低コスト化を図ることができる。ノイズを低減することができる効果については、第１実施形態１の変形例（ａ）と同様である。
【００９８】
（ｂ）
図１７には、ノイズ防止用フィルタ５９を第１電力供給手段１８とファンモータ１７ａとで共有する場合を示したが、ノイズ防止用フィルタを個別に設けてもよい。図１８に示すように、ノイズ防止用フィルタ６０を第１電力供給手段１８専用に設け、ノイズ防止用フィルタ６１を第２電力供給手段１９専用に設ける。つまり、ノイズ防止用フィルタ６０，６１は、三相交流電源３０の出力が第１電力供給手段１８と第２電力供給手段１９とに分岐する分岐点よりも後段でかつ整流回路３１、フィルムコンデンサＣ３の前段に設けられる。
【００９９】
ノイズ防止用フィルタ６０，６１を第１電力供給手段１８と第２電力供給手段１９の各々に設けることにより、各手段に対して最適なフィルタ回路を構成でき、フィルタ回路全体として省スペース・低コスト化を図ることが可能となる。
【０１００】
なお、この第４実施形態では、ファンモータがインバータ駆動ではないため、発生ノイズレベルも小さいので、ノイズフィルタ６１を削除できる可能性もある。
【０１０１】
いずれの変形例においても、交流モータは高調波をほとんど発生しないことから、高調波対策は第１電力供給手段のみで行なうことになるため、高調波対策に起因する発生ノイズも小さくなり、フィルタ回路の効果が得られやすい。
【０１０２】
（ｃ）
上記第４実施形態によるモータ駆動装置１３の第１電力供給手段１８は、第１実施形態の第１電力供給手段１８と同様にＰＷＭ整流回路３１とＰＷＭインバータ回路３２を用いて構成する場合について説明したが、第２実施形態のマトリクスコンバータ回路３６を用いて構成してもよく（図１９参照）、第３実施形態の整流回路３７と直流平滑回路３８とインバータ回路３９とを用いて構成してもよい（図２０参照）。
【０１０３】
また、図１９や図２０に示すモータ駆動装置１３に、第２実施形態や第３実施形態において説明したように、ノイズフィルタ５３，５４，５５，５６，５７，５８に相当するものを挿入してもよい。またその際に、ノイズフィルタ５５，５８に相当するものを省くことができる可能性があるのは上述の変形例（ｂ）で説明したとおりである。
【０１０４】
（ｄ）
上記第４実施形態では、第２モータとして単相交流モータを例にあげて説明したが、第２モータは三相モータ（例えば三相誘導電動機）であってもよい。この場合には、第２電力供給手段１９は、スイッチやリレーで構成される。
【０１０５】
＜特徴＞
（１）
モータ駆動装置１３の第１電力供給手段１８は、圧縮機用モータ１５（第１モータ）に駆動用の電力を供給するインバータ回路３２，３９（第１インバータ回路）またはマトリクスコンバータ回路３６を持っている。この第１電力供給手段１８は、インバータ回路３２，３９またはコンバータ回路３６と交流電源３０，４０との間にエネルギー平滑用の電解コンデンサを持たない。
【０１０６】
第１電力供給手段１８がエネルギー平滑用の電解コンデンサを持たないことから、エネルギー平滑用の電解コンデンサの寿命が空気調和装置１の寿命のボトルネックとなることがなくなる。また、エネルギー平滑用の電解コンデンサを省くことにより、電解コンデンサに要していたコストを省くことができるとともに、モータ駆動装置のサイズを小さくすることができる。それらにより、長寿命化とコスト削減、小型化を図ることができる。
【０１０７】
（２）
第１実施形態においては、第１電力供給手段１８は、三相交流電源３０の三相交流を整流するＰＷＭ整流回路３１を備えている。また、ＰＷＭインバータ回路３２が、ＰＷＭ整流回路３１の出力から圧縮機用モータ１５に出力する三相交流を生成する。第１電力供給手段１８にエネルギーバッファとしての電解コンデンサが存在しないことから第１電力供給手段１８の入力電流波形や出力電圧波形がひずむが、ＰＷＭ整流回路３１とＰＷＭインバータ回路３２を用いることで、入力電流波形や出力電圧波形のひずみの補正を比較的行いやすくなる。そのため、エネルギー平滑用の電解コンデンサを持たなくとも、第１モータのトルク振動や騒音を抑えやすい。また、電源系統への障害を起こし難い。
【０１０８】
（３）
第２実施形態においては、第１電力供給手段１８は、三相交流電源の多相交流から第１モータに出力する多相交流を生成するマトリクスコンバータ回路である。
【０１０９】
本発明によれば、入出力間のスイッチング素子数を低減できる。また、第１電力供給手段１８がエネルギーバッファとしての電解コンデンサが存在しないことから第１電力供給手段１８の入力電流波形や出力電圧波形がひずむが、これらの補正を比較的行いやすくなる。また、第１電力供給手段１８の入出力間のスイッチング素子数低減により損失低減が可能になる。また、エネルギー平滑用の電解コンデンサを持たなくとも、圧縮用モータ１５のトルク振動や騒音を抑えやすい。
【０１１０】
（４）
第３実施形態においては、第１電力供給手段１８は、ＰＷＭインバータ回路３９を第１インバータ回路として持っているほか、整流回路３７とフィルムコンデンサＣ２からなる直流平滑回路３８を備えている。第１電力供給手段１８において、整流回路３７は、交流電源３０の出力を整流してＰＷＭインバータ回路３９に直流電力を出力するが、フィルムコンデンサＣ２で平滑化することで、圧縮機用モータ１５の駆動に必要な程度の安定した電源を供給しながら、入力電流のひずみを小さく、高力率とすることができる。
【０１１１】
（５）
第４実施形態においては、第２電力供給手段１９は、単相交流電源４０から単相交流の供給を受け、直接ファンモータ１７ａ（第２モータ）に単相交流を供給する。交流モータであるファンモータ１７ａに直接単相交流を供給することから、第２電力供給手段１９の構成がフィルムコンデンサＣ３だけの簡素な構成になり、また、第２電力供給手段１９にインバータを含まないため、発生するノイズが少なく、高調波も少ないため力率改善回路（高調波対策回路）が不要であるため、コスト削減が図れる。
【０１１２】
（６）
第１乃至第３実施形態における第２電力供給手段１９は、整流回路３３と直流平滑回路を含むアクティブフィルタ３４とＰＷＭインバータ回路３５（第２インバータ回路）とを備えている。圧縮機用モータ１５（第１モータ）と切り離して比較的電気容量の小さいファンモータ１７（第２モータ）に供給する電力を第２電力供給手段１９で生成するので、第２電力供給手段１９は、直流平滑回路を含むアクティブフィルタ３４におけるエネルギーバッファ（電解コンデンサＣ１）が小さくても比較的安定した電力を供給でき、長寿命で安価なモータ駆動装置１３を得やすくなる。
【０１１３】
（７）
第１乃至第３実施形態における第２電力供給手段１９は、交流電源３０，４０の力率を改善する力率改善回路を持っている。この力率改善回路は、リアクタＬとスイッチング素子ＳＥ２を備えて構成されている。圧縮用モータ１５と切り離して比較的電気容量の小さいファンモータ１７に供給する電力を第２電力供給手段１９で生成するので、第１電力供給手段１８と第２電力供給手段１９の直流部を共通化する場合に比べて力率改善回路（リアクタＬとスイッチング素子ＳＥ２）で扱う電流を小さくでき、リアクタＬやスイッチング素子ＳＥ２として低電流用のものを用いることができる。それにより、第２電力供給手段１９において力率の改善を行いつつモータ駆動装置１３の長寿命化とコスト削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明の実施形態に係る空気調和装置の構成の概略を示す図。
【図２】図１の空気調和装置を冷媒循環や熱交換に必要な電力供給の観点から見たときの概略構成を示すブロック図。
【図３】図１の空気調和装置の冷媒回路の構成図。
【図４】本発明の第１実施形態に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図。
【図５】第１実施形態の変形例に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図。
【図６】（ａ）直流平滑回路を共有化した場合のノイズの発生状況を示す概念図。（ｂ）直流平滑回路を圧縮機用モータ以外のモータに対してのみ設けた場合のノイズの発生状況を示す概念図。
【図７】第１実施形態の変形例に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図。
【図８】第１実施形態の変形例に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図。
【図９】第１実施形態を適用できる給湯器システム用熱源ユニットの構成の概略を説明するための図。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図。
【図１１】第２実施形態の変形例に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図。
【図１２】第２実施形態の変形例に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図。
【図１３】本発明の第３実施形態に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図。
【図１４】第３実施形態の変形例に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図。
【図１５】第３実施形態の変形例に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図。
【図１６】本発明の第４実施形態に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図。
【図１７】第４実施形態の変形例に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図。
【図１８】第４実施形態の変形例に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図。
【図１９】第４実施形態の変形例に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図。
【図２０】第４実施形態の変形例に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【０１１５】
１ 空気調和装置
１３ モータ駆動装置
１４ 圧縮機
１５ 圧縮機用モータ
１７，１７ａ ファンモータ
１８ 第１電力供給手段
１９ 第２電力供給手段
３０ 三相交流電源
３１ ＰＷＭ整流回路
３２，３５，３９ ＰＷＭインバータ回路
３３，３７ 整流回路
３４ 直流平滑回路を含むアクティブフィルタ
３６ マトリクスコンバータ回路
４０ 単相交流電源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ装置に関し、特に、複数のモータを備えるヒートポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、空気調和装置の室外機や室内機あるいは給湯器の熱源ユニットなどのヒートポンプ装置では、圧縮機モータやファンモータとして永久磁石同期モータの一種であるブラシレスDCモータが用いられている。ブラシレスDCモータは、高効率化を図るために有効であり、特に空気調和装置などの高級機を中心として、適用範囲が広がっている。
【０００３】
また、ヒートポンプ装置では、一般的に、圧縮機用モータを駆動するインバータと、ファンモータなどを駆動するインバータとを備え、両インバータの直流部を共通化しているモータ駆動装置が用いられている（特許文献１及び特許文献２）。このように、モータ駆動装置において、複数のインバータの直流部を共通化することで、直流部の整流回路を一つに集約することができ、回路の簡素化、低廉化を図ることができる。また、整流回路に力率改善の機能を付加することで、電源高調波規制への対応も可能であるが、この場合も力率改善回路を一つに集約することができる。
【特許文献１】特開平９−２２４３９３号公報
【特許文献２】特開２００１−２８６１７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、モータ駆動装置において一つの直流部を複数のインバータで共用して複数のモータを駆動するためには、直流部の電圧が安定している必要があり、電圧を安定させる必要から複数のモータの電気容量に合わせて大容量の平滑コンデンサを設ける必要がある。大容量の平滑コンデンサを設ける場合には、一般的に電解コンデンサが用いられることから、電解コンデンサの寿命やコストが原因でモータ駆動装置の寿命やコストやサイズなどを改善することが難しくなる。また、共通化された整流回路に力率改善用の回路を設ける場合は、複数のモータの電気容量に合わせた大型のリアクタや大電流用の力率改善回路が必要となり、さらにコストやサイズなどの改善を難しくしている。
【０００５】
本発明の課題は、複数のモータを用いるヒートポンプ装置において、複数のモータを駆動する複数の電力供給手段を有するモータ駆動装置の長寿命化及びコスト削減を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１発明に係るヒートポンプ装置は、圧縮機と第１モータと第２モータとモータ駆動装置を備える。また、モータ駆動装置は、第１電力供給手段と第２電力供給手段とを有する。第１モータは、圧縮機を駆動する。第１モータよりも電気容量の小さい第２モータは、圧縮機以外の機器を駆動する。交流電源に接続されているモータ駆動装置は、第１モータ及び第２モータを駆動する。モータ駆動装置の第１電力供給手段は、第１モータに駆動用の電力を供給する第１インバータ回路またはコンバータ回路を持つ。この第１電力供給手段は、第１インバータ回路またはコンバータ回路と交流電源との間にエネルギー平滑用の電解コンデンサを持たない。交流電源に接続されている第２電力供給手段は、第２モータに駆動用の電力を供給する。
【０００７】
本発明によれば、第１電力供給手段がエネルギー平滑用の電解コンデンサを持たないことから、エネルギー平滑用の電解コンデンサの寿命がヒートポンプ装置の寿命のボトルネックとなることがなくなる。また、エネルギー平滑用の電解コンデンサを省くことにより、電解コンデンサに要していたコストは省くことができるとともに、モータ駆動装置のサイズを小さくすることができる。
【０００８】
第２発明に係るヒートポンプ装置は、第１発明のヒートポンプ装置であって、第１電力供給手段は、交流電源の多相交流を整流するＰＷＭ整流回路をさらに有する。また、第１電力供給手段の第１インバータ回路は、ＰＷＭ整流回路の出力から第１モータに出力する多相交流を生成するＰＷＭインバータ回路である。
【０００９】
本発明によれば、第１電力供給手段が電解コンデンサを持たないため、エネルギーバッファが少ないか又は存在しないことから入力電流波形や出力電圧波形がひずむが、これらの補正を比較的行い易くなる。
【００１０】
第３発明に係るヒートポンプ装置は、第１発明のヒートポンプ装置であって、ＰＷＭ整流回路は、電源側への回生を行わない回路である。
【００１１】
本発明によれば、第１モータが異常停止した場合にも第１モータが持っていたエネルギーが第２電力供給手段や第２モータに流入しないため、第１モータの異常停止時でも第２モータを安定して運転することができる。
【００１２】
第４発明に係るヒートポンプ装置は、第１発明のヒートポンプ装置であって、コンバータ回路は、交流電源の多相交流から第１モータに出力する多相交流を生成するマトリクスコンバータ回路である。
【００１３】
本発明によれば、入出力間のスイッチング素子数を低減できる。また、第１電力供給手段が電解コンデンサを持たないため、エネルギーバッファが存在しないことから入力電流波形や出力電圧波形がひずむが、これらの補正を比較的行い易くなる。
【００１４】
第５発明に係るヒートポンプ装置は、第１発明のヒートポンプ装置であって、第１電力供給手段の第１インバータ回路は、ＰＷＭインバータ回路である。この第１電力供給手段は、ＰＷＭインバータ回路を第１インバータ回路として持っているほか、整流回路とフィルムコンデンサをさらに持っている。第１電力供給手段において、整流回路は、交流電源の出力を整流してＰＷＭインバータ回路に直流電力を出力する。また、フィルムコンデンサは、整流回路の出力を平滑化する。
【００１５】
本発明によれば、フィルムコンデンサで平滑化することで、圧縮機駆動に必要な程度の安定した電源を供給しながら、入力電流のひずみを小さく、高力率とすることができる。
【００１６】
第６発明に係るヒートポンプ装置は、第１発明から第５発明のいずれかのヒートポンプ装置であって、第２モータは交流モータである。そして、第２電力供給手段は、交流電源から交流の供給を受け、直接第２モータに交流を供給する。
【００１７】
本発明によれば、交流モータに直接交流を供給することから、第２電力供給手段の構成が簡素になる。また、第２電力供給手段にインバータを持たないため、ノイズフィルタや高調波対策回路を簡素化することができる。
【００１８】
第７発明に係るヒートポンプ装置は、第１発明から第５発明のいずれかのヒートポンプ装置であって、第２電力供給手段は、整流回路と直流平滑回路と第２インバータ回路とを持つ。整流回路は、交流電源の出力を整流する。直流平滑回路は、整流回路の出力を平滑化する。第２インバータ回路は、整流回路の出力を受けて第２モータに駆動用の電力を供給する。
【００１９】
本発明によれば、第１モータと切り離して比較的電気容量の小さい第２モータに供給する電力を第２電力供給手段で生成するので、第２電力供給手段は、直流平滑回路におけるエネルギーバッファが小さくても比較的安定した電力を供給できる。また、モータをインバータで駆動するため、モータを高効率で運転することができる。
【００２０】
第８発明に係るヒートポンプ装置は、第７発明のヒートポンプ装置であって、第２電力供給手段は、交流電源の力率を改善する力率改善回路をさらに持っている。
【００２１】
本発明によれば、第１モータと切り離して比較的電気容量の小さい第２モータに供給する電力を第２電力供給手段で生成するので、第１電力供給手段と第２電力供給手段の直流部を共通化する場合に比べて力率改善回路で扱う電流を小さくできる。
【発明の効果】
【００２２】
第１発明に係るヒートポンプ装置では、長寿命化とコスト削減、小型化を図ることができる。
【００２３】
第２発明に係るヒートポンプ装置では、エネルギー平滑用の電解コンデンサを持たなくとも、第１モータのトルク振動や騒音を抑え易くなる。また、電源系統への障害を起こし難い。
【００２４】
第３発明に係るヒートポンプ装置では、第１モータの異常停止時に第２モータを安定して運転することができるので、異常時や異常時から復帰する際のヒートポンプ装置の安定性や信頼性を向上することができる。
【００２５】
第４発明に係るヒートポンプ装置では、入出力間のスイッチング素子数低減により損失低減が可能になる。また、エネルギー平滑用の電解コンデンサを持たなくとも、第１モータのトルク振動や騒音を抑え易くなる。
【００２６】
第５発明に係るヒートポンプ装置では、圧縮機駆動に必要な程度の安定した電源を供給しつつ、高力率とし、長寿命で安価なヒートポンプ装置を実現できる。
【００２７】
第６発明に係るヒートポンプ装置では、第２電力供給手段の構成が簡素になりコスト削減が図れるとともに、部品点数が少ないため、部品の故障によるシステムの信頼性低下を起こしにくい。また、ノイズフィルタや高調波対策回路も簡素化することができる。
【００２８】
第７発明に係るヒートポンプ装置では、第２電力供給手段の直流平滑回路におけるエネルギーバッファが小さくても比較的安定した電力を供給でき、長寿命で安価、高効率なモータ駆動装置を得やすくなる。
【００２９】
第８発明に係るヒートポンプ装置では、力率改善回路で扱う電流を小さくでき、力率の改善を行いつつ長寿命化とコスト削減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
〔第１実施形態〕
＜空気調和装置の構成の概要＞
本発明の第１実施形態に係るヒートポンプ装置を備える空気調和装置について、図を用いて説明する。空気調和装置においては、室外機や室内機がヒートポンプ装置であるが、この例においては室外機に本発明を適用した場合について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る空気調和装置の構成の概略を示す図である。図１の空気調和装置１には、圧縮機、四方切替弁、室外熱交換器、電動弁、アキュムレータ及び室外ファン等からなる室外機２が熱源ユニットとして設けられている。室外機２には配管７が接続しており、配管７は、室外機２から冷媒を室外機２の外部へと導き、また外部から還流する冷媒を室外機２へと導く。配管７には分岐ユニット６が接続しており、室外機２から配管７を経由して循環する冷媒を後段の配管８，９，１０に分配する。配管８，９，１０にはそれぞれ室内機３，４，５が利用ユニットとして接続しており、室内機３，４，５は、配管８，９，１０から供給される冷媒を用いて室内の暖房または冷房を行う。
【００３１】
空気調和装置１において、室外機２と分岐ユニット６と各室内機３，４，５は冷媒が循環する冷媒回路を構成している。例えば、暖房時には、室外機２で室外の熱を取り込んだ冷媒が各室内機３，４，５に分岐ユニット６を経て流れ、冷媒は室内機３，４，５で室内空気に熱を放出する。そして、熱を放出して冷えた冷媒が室内機３，４，５から室外機２へと分岐ユニット６を経て戻る。逆に、冷房時には、室外機２で室外へ熱を放出して冷えた冷媒が各室内機３，４，５に分岐ユニット６を経て流れ、冷媒は室内機３，４，５で熱を取り込むことにより室内空気から熱を奪う。室内機３，４，５で熱を奪って温度が上昇した冷媒が再び分岐ユニット６を経由して室外機２に戻る。
【００３２】
このように、冷媒を循環させ、熱交換のために冷媒を圧縮することから室外機２には圧縮機が設けられている。また、室外機２や室内機３，４，５において、熱交換を行うために室外空気や室内空気の気流を発生させるファンが必要になる。
【００３３】
図２は、冷媒循環や熱交換に必要な電力供給の観点から空気調和装置を見たときの空気調和装置の概略構成を示すブロック図である。空気調和装置１は、冷媒回路１１と、ファン１２と、モータ駆動装置１３とを備えている。冷媒回路１１は、室外機２に配置されている圧縮機、四方切替弁、室外熱交換器、電動弁、及びアキュムレータ、並びに室内機３，４，５に配置されている室内熱交換器が環状に接続されて構成されている。冷媒回路１１において、冷媒を圧縮・循環させるための圧縮機１４を駆動するための圧縮機用モータ１５が大きな電力を必要とする。また、室外機２や室内機３，４，５で気流を発生させるためのファン１２を駆動するファンモータ１７も比較的大きな電力を必要とする。これら圧縮機用モータ１５やファンモータ１７によって冷房や暖房の程度に応じて冷媒の循環量や気流の強弱が制御される。そのため、圧縮機用モータ１５やファンモータ１７の回転数などを調整することから、圧縮機用モータ１５やファンモータ１７を駆動するためのモータ駆動装置１３が供給する電力の調整も必要になる。モータ駆動装置１３においては、比較的大きな電力を必要とする圧縮機用モータ１５と、圧縮機用モータに比べて電気容量の小さいファンモータ１７を制御するため第１及び第２電力供給手段１８，１９が設けられている。圧縮機用モータ１５の電気容量が例えば５ｋW程度であるのに対し、ファンモータ１７の電気容量は例えば５０〜１００W程度である。
【００３４】
＜冷媒回路の構成＞
冷媒回路１１の構成を、図３を参照して説明する。圧縮機１５の吐出側には四方切替弁２２が設けられている。四方切替弁２２は、冷房時には実線で示した接続になり、暖房時には破線で示した接続になることによって、冷房時と暖房時の冷媒の流れる方向を切り替える。圧縮機１５から吐出された冷媒は、四方切替弁２２によって、冷房時には室外機熱交換器２３に供給され、暖房時には分岐ユニット６に供給される。四方切替弁２２の残りの一つの出入り口には、アキュムレータ２８が接続されている。アキュムレータ２８に戻ってくる冷媒は、四方切替弁２２によって、冷房時には分岐ユニット６から供給され、暖房時には室外機熱交換器２３から供給される。
【００３５】
室外機熱交換器２３は、四方切替弁２２と接続されていない方の出入口を電動弁２４に接続している。電動弁２４は、室外機熱交換器２３と接続されていない方の出入口を分岐ユニット６に接続している。分岐ユニット６は、四方切替弁２２から流入して電動弁２４へ流出するか又は、電動弁２４から流入して四方切替弁２２へ流出する冷媒を、室内熱交換器２５，２６，２７に分配して室内熱交換器２５，２６，２７を経由させる。
【００３６】
冷房運転時には、四方切替弁２２を実線の位置とし、電動弁２４を所定の開度に絞り、圧縮機１５を起動する。圧縮機１５から吐出される高圧の冷媒は、室外熱交換器２３で凝縮された後、電動弁２４で減圧される。電動弁２４で減圧されて低圧になった冷媒は、室内交換機２５，２６，２７で蒸発させられる。室内熱交換器２５，２６，２７で冷媒が蒸発する際に室内空気から熱を奪うため、室内空気は温度が下がって冷気となる。室内熱交換器２５，２６，２７を出た気体状の冷媒は、四方切替弁２２とアキュムレータ２８を経由して圧縮機１５に戻る。このとき、アキュムレータ２８は、気体状の冷媒と液体状の冷媒が混合するのを防止する。
【００３７】
暖房運転時には、四方切替弁２２を点線の位置とし、電動弁２４を所定の開度に絞り、圧縮機１５を起動する。圧縮機１５から吐出される高圧の冷媒は、室内熱交換器２５，２６，２７で凝縮された後、電動弁２４で減圧される。電動弁２４で減圧されて低圧になった冷媒は、室外熱交換機２３で蒸発させられる。室内熱交換器２５，２６，２７で冷媒が凝縮する際に室内空気に熱を与えるため、室内空気は温度が上がって暖気となる。室外熱交換器２３を出た気体状の冷媒は、四方切替弁２２とアキュムレータ２８を経由して圧縮機１５に戻る。このとき、アキュムレータ２８は、気体状の冷媒と液体状の冷媒が混合するのを防止する。
【００３８】
ファン１２には、室外機２の取り付けられている室外ファンと、室内機２５，２６，２７に取り付けられている室内ファンがある。室外ファンは、室外熱交換器２３に室外空気を吸込み、室外熱交換器２３で冷気もしくは暖気となった室外空気を吹出す。室内ファンは、室内熱交換器２５，２６．２７に室内空気を吸込み、室内熱交換器２５，２６，２７で暖気もしくは冷気となった室外空気を吹出す。このように、ファン１２によって気流を発生し熱交換を促進している。
【００３９】
＜モータ駆動装置＞
モータ駆動装置１３は、図２に示すように、圧縮機用モータ１５に電力を供給する第１電力供給手段１８と、ファンモータ１７に電力を供給する第２電力供給手段１９とを備えている。ここでは、圧縮機用モータ１５とファンモータ１７にブラシレスDCモータが用いられているものを例に、圧縮機用モータ１５とファンモータ１７を駆動するモータ駆動装置１３について説明する。
【００４０】
図４はモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。モータ駆動装置１３は、三相交流電源３０に接続されている。モータ駆動装置１３の第１電力供給手段１８は、三相交流電源３０の三相交流をＰＷＭ整流回路３１で直流に変換する。第１電力供給手段１８は、さらにＰＷＭ整流回路３１の出力をＰＷＭインバータ回路３２で三相交流に再度変換して圧縮機駆動用モータ１５に供給する。また、モータ駆動装置１３の第２電力供給手段１９は、三相交流電源３０の単相交流を整流回路３３で直流に変換する。第２電力供給手段１９は、さらに整流回路３３の出力を、直流平滑回路を含むアクティブフィルタ３４で平滑化した後、インバータ回路３５で三相交流に変換してファンモータ１７に供給する。例えば、ファンモータ１７は室外機２の室外ファン用モータであり、このような場合、第１電力供給手段１８と第２電力供給手段１９は室外機２の同じ電装品箱の中に収納される。
【００４１】
第１電力供給手段１８のＰＷＭ整流回路３１は、２個の交流スイッチＳＷ１からなる３組の直列回路を互いに並列に接続したブリッジ回路で構成されている。３組の直列回路の各々に２個の交流スイッチＳＷ１の接続部が形成されるが、それら３つの接続部に三相交流電源３０の３つの出力がそれぞれ入力される。交流スイッチＳＷ１は整流回路制御手段４１によりスイッチングが制御され、２つの出力端子から直流電圧を出力する。
【００４２】
整流回路制御手段４１は、直流部の瞬時有効電力を一定とし、ひずみのない良好な入力電流波形及び出力電圧波形を得るため、例えば、三相交流電源３０の出力電圧を検知し、正相分電圧の大きさＶｐ及び逆相分電圧の大きさＶｎを分離検出する。そして、整流回路制御手段４１は、例えば、正相分電流指令から逆相分電流指令を減じることにより得られる次式の入力電流指令ｉに応じてスイッチングを行うことで、直流部の瞬時有効電力を一定とし、ひずみのない良好な入力電流波形及び出力電圧波形を得る。例えば、入力電流指令ｉは、（３/２）0.5×Ｉｍ｛ｅｘｐ（ｊ×（θ＋αｐ））｝−（３/２）0.5×Ｉｍ｛（Ｖｎ／Ｖｐ）×ｅｘｐ（−ｊ×（θ＋αn））｝で与えられる。なお、αｐは正相分位相、αｎは逆相分位相、Ｖｐは正相分電圧、Ｖｎは逆相分電圧である。また、Ｉｍは入力電流の振幅を示している。
【００４３】
第１電力供給手段１８のインバータ回路３２は、２つのスイッチング素子ＳＥ１からなる３組の直列回路を互いに並列に接続したブリッジ回路で構成されている。この３組の直列回路は、ＰＷＭ整流回路３１の出力端子間に接続され、２つのスイッチング素子ＳＥ１の接続部がインバータ回路３２の出力端子になる。このインバータ回路３２は、インバータ制御手段４２により制御される。インバータ回路３２は、インバータ制御手段４２からの制御信号に基づいてスイッチング素子ＳＥ１をスイッチングし、ＰＷＭ整流回路３１から出力される直流電圧を３相のパルス幅変調された電圧に変換する。このインバータ回路３２の出力により圧縮機用モータ１５が駆動される。なお、スイッチング素子ＳＥ１は、例えば、ＩＧＢＴなどのトランジスタＴＲ１に還流ダイオードD１を接続して構成される。直流部にエネルギーバッファ（平滑用回路）を持たないことから、直流部は、直流電圧成分に交流電圧成分が重畳したような電圧となる。また、この第１電力供給手段１８の回路は、ひずみのない入力電流波形を得られるので、力率改善回路（高調波対策回路）としても機能している。
【００４４】
第２電力供給手段１９の整流回路３３は、直列に接続される２個のダイオード同士を並列に接続したダイオードブリッジにより構成される。直列に接続される２個のダイオードの接続部に三相交流電源３０の出力のうちの２相が入力される。ダイオードブリッジを構成するダイオードのカソード同士の接続部が整流回路３３の高電位側の出力端子であり、ダイオードのアノード同士の接続部が整流回路３３の低電位側の出力端子である。
【００４５】
整流回路３３の後段には、直流平滑回路を含むアクティブフィルタ３４が接続されている。この直流平滑回路を含むアクティブフィルタ３４は出力電圧制御手段４３により制御される。直流平滑回路を含むアクティブフィルタ３４は、リアクタＬとスイッチング素子ＳＥ２とダイオードＤ１と電解コンデンサＣ１とで構成されている。整流回路３３の高電位側の出力端子には、リアクタLの一端が接続されている。リアクタLの他端はスイッチング素子ＳＥ２の高電位側の一端に接続されている。スイッチング素子ＳＥ２の他端は、整流回路３３の低電位側の出力端子に接続されている。このスイッチング素子ＳＥ２は、出力電圧制御手段４３の制御信号に基づいてスイッチングする。ダイオードＤ１のアノードがスイッチング素子ＳＥ２の一端に接続され、カソードが電解コンデンサＣ１の高電位側の端子に接続されている。電解コンデンサＣ１の低電位側の端子は整流回路３３の低電位側の出力端子に接続されている。ダイオードＤ１は、スイッチング素子ＳＥ２が導通した際に電解コンデンサＣ１からスイッチング素子ＳＥ２に電流が還流するのを防止する。直流電圧制御手段４３は、電解コンデンサＣ１の両端の電圧すなわち直流平滑回路を含むアクティブフィルタ３４の出力電圧Ｖoutと、リアクタＬに流れる電流すなわち直流平滑回路を含むアクティブフィルタ３４の入力電流Ｉinと、リアクタＬの一端とスイッチング素子ＳＥ２の他端の間の電圧すなわち直流平滑回路を含むアクティブフィルタ３４の入力電圧Ｖinと、設定電圧Ｖｓとを入力する。そして、直流電圧制御手段４３は、出力電圧Ｖoutと設定電圧Ｖｓとを比較して、出力電圧Ｖoutと設定電圧Ｖｓが一致するようにかつ、入力電流Ｉinと入力電圧Ｖinが相似形となるように、スイッチング素子ＳＥ２に制御信号を出力する。つまり、リアクタＬとスイッチング素子ＳＥ２とは力率改善回路（高調波対策回路）として機能している。
【００４６】
第２電力供給手段１９のインバータ回路３５は、２つのスイッチング素子ＳＥ３からなる３組の直列回路を互いに並列に接続したブリッジ回路で構成されている。この３組の直列回路は、直流平滑回路を含むアクティブフィルタ３４の出力端子間に接続され、２つのスイッチング素子ＳＥ３の接続部がインバータ回路３５の出力端子になる。このインバータ回路３５は、インバータ制御手段４４により制御される。インバータ回路３５は、インバータ制御手段４４からの制御信号に基づいてスイッチング素子ＳＥ３をスイッチングさせ、直流平滑回路を含むアクティブフィルタ３４から出力される直流電圧を３相のパルス幅変調された電圧に変換する。スイッチング素子ＳＥ３は、例えば、スイッチング素子ＳＥ１と同様にIGBTなどのトランジスタＴｒ２に還流ダイオードＤ３を接続して構成される。
【００４７】
＜変形例＞
（ａ）
上記第１実施形態によるモータ駆動装置１３では、ＰＷＭ整流回路３１や整流回路３３は三相交流電源３０に直接接続されている。しかし、図５に示すように、ノイズ防止用フィルタ５０を介してＰＷＭ整流回路３１と整流回路３３とに対して三相交流電源３０の出力を与えるようにしてもよい。
【００４８】
モータ駆動装置１３において、電力供給手段を圧縮機用モータ１５に用いるものと圧縮機用モータ１５よりも電気容量が小さいものとに別けることにより、モータ駆動装置１３から発生する、三相交流電源３０や周辺機器への配線を介した伝搬ノイズや放射ノイズの周波数成分を、レベルが小さいまま分散することができる。そのため、ノイズ防止用フィルタ５０を小さくすることができ、省スペース化、低コスト化を図ることができる。特に、ノイズ発生レベルの高い高調波対策回路を設ける場合に効果がある。
【００４９】
図６は、ノイズの発生状況を示す概念図である。図６（ａ）には、従来のように直流部を複数のインバータで共用し、高調波対策回路も共有化した場合のノイズの発生状況を示し、図６（ｂ）には、第一実施形態のように、高調波対策回路を圧縮機用モータ以外のモータに対してのみ設けた場合のノイズの発生状況を示す。図６において、Ｎａ１，Ｎａ２は圧縮機用モータ１５に電力を供給するインバータ回路が発生するノイズ、Ｎｂ１，Ｎｂ２は例えばファンモータ１７に供給するインバータ回路が発生するノイズ、Ｎｃ１，Ｎｃ２は例えば高調波対策回路が発生するノイズを示している。図６（ａ）と図６（ｂ）のノイズＮｃ１，Ｎｃ２は、同じ回路構成の高調波対策回路から生じているものである。回路構成が同じにも拘らず、図６（ｂ）のノイズＮｃ２が図６（ａ）のノイズＮｃ１に比べて大幅に低減されているのは、高調波対策回路の扱うエネルギーの大きさの違いによる。ノイズＮｃ２が小さいため、全体的にノイズレベルが小さくなり、インピーダンスの小さなフェライトコアで対策ができる。圧縮機用モータ１５に供給するインバータ回路のノイズは、ノイズＮａ１に比べてＮａ２が大きくなる場合もあるがほぼ同じくらいの大きさであり、ノイズＮｃ２の低減効果が大きいため全体としてはノイズレベルが小さくなる。
【００５０】
（ｂ）
図５には、ノイズ防止用フィルタ５０を第１電力供給手段１８と第２電力供給手段１９とで共有する場合を示したが、ノイズ防止用フィルタを別々に設けてもよい。図７に示すように、ノイズ防止用フィルタ５１を第１電力供給手段１８専用に設け、ノイズ防止用フィルタ５２を第２電力供給手段１９専用に設ける。つまり、ノイズ防止用フィルタ５１，５２は、三相交流電源３０の出力が第１電力供給手段１８と第２電力供給手段１９とに分岐する分岐点よりも後段でかつ整流回路３１，３３の前段に設けられる。
【００５１】
ノイズ防止用フィルタ５１，５２を第１電力供給手段１８と第２電力供給手段１９の各々に設けることにより、各手段に対して最適なフィルタ回路を構成でき、フィルタ回路全体として省スペース・低コスト化を図ることが可能となる。
【００５２】
（ｃ）
図４に示す第１実施形態によるモータ駆動装置１３では、第２電力供給手段１９への電力供給に三相交流電源３０の線間電圧を用いたが、図８に示すように、３相４線式の場合には、中性線７０と他の相の結線７１との間の電圧、例えばＮ相とＴ相との間の電圧を用いてもよい。
【００５３】
このような構成とすることにより、第２電力供給手段１９やファンモータ１７（第２モータ）に、電圧最大定格の低いものを使用することができるため、低コスト化、小型化が可能となる。
【００５４】
（ｄ）
上記第１実施形態では、図１及び図２に示す空気調和装置１で用いられる圧縮機用モータ１５（第１モータ）とファンモータ１７（第２モータ）を例にあげて説明したが、給湯器システムにおいては熱源ユニットがヒートポンプ装置であることから、同様に、給湯器システム用熱源ユニットの圧縮機用モータとポンプ用モータについても本発明を適用できる。給湯器システム用熱源ユニットの圧縮機用モータとポンプ用モータについて図９を用いて説明する。
【００５５】
図９は、給湯器システム用熱源ユニットを備えるヒートポンプ式給湯装置の一例を示す概略図である。ヒートポンプ式給湯装置は、タンクユニット８１と熱源ユニット８２からなる。タンクユニット８１は、高温の温湯を貯える貯湯タンク８０と循環路８９を有している。一方、熱源ユニット８２は、冷媒回路８３を有しており、循環路８９を通して冷媒回路８３から貯湯タンク８０へ高温になるまで加熱された温湯を供給する。そのために、熱源ユニット８２は、循環路８９に循環用ポンプ９０と熱交換路９１を接続し、循環路８９を流れる温湯の加熱と循環を行っている。
【００５６】
熱源ユニット８２の冷媒回路８３は、熱交換路９１を構成する水熱交換器８５に、膨張弁８７と、蒸発器８８と、圧縮機８４とを順に接続して構成されている。圧縮機８４を駆動させることにより、冷媒回路８３の冷媒は、蒸発器８８で熱を取り込み、水熱交換器８５における加熱のための熱を供給する。
【００５７】
この熱源ユニット８２（ヒートポンプ装置）において、圧縮機８４を駆動するモータが空気調和装置１の圧縮機用モータ１５（第１モータ）に相当し、循環ポンプ９０を駆動するモータが空気調和装置１のファンモータ１７（第２モータ）に相当する。すなわち、第１実施形態で説明した上記モータ駆動装置１３は、熱源ユニット８２の圧縮機８４のモータと循環ポンプ９０を駆動するモータの駆動に適用することができる。また、空気調和装置１のモータ駆動装置１３を熱源ユニットのモータ駆動装置として使用することができるのは、後述する実施形態においても同様である。
【００５８】
蒸発器の熱交換用に、ファン及びファンモータを用いている場合には、第２モータをファンモータとすることも可能である。
【００５９】
また、貯湯タンク８０の湯水を用いた暖房システムを構成し、第２モータを暖房用循環ポンプ用モータとすることも可能である。
【００６０】
（ｅ）
上記第１実施形態においては、第２電力供給手段１９の力率改善（高調波対策）のために、アクティブフィルタ３４を用いる場合を例にあげて説明したが、第２電力供給手段１９の力率改善の方法はアクティブフィルタを用いる方法に限られるものではない。例えば、ＰＷＭ整流回路を用いても上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、この点については、後述する第２実施形態及び第３実施形態についても同様である。
【００６１】
（ｆ）
上記第１実施形態においては、モータ駆動装置１３によって駆動されるモータとして、ブラシレスＤＣモータを例にあげて説明したが、モータ駆動装置１３により駆動されるモータはブラシレスＤＣモータに限られない。例えば、モータ駆動装置１３が駆動するモータは、三相誘導電動機であってもよい。
【００６２】
（ｇ）
上記第１実施形態においては、第２電力供給手段１９にインバータ回路３５が設けられているが、インバータ回路３５はファンモータ１７（第２モータ）に内蔵されていても構わない。
【００６３】
（ｈ）
上記第１実施形態においては、第２モータとして室外ファン用モータ（ファンモータ１７）を例にあげて説明しているが、第２モータは室内ファン用モータであってもよい。
【００６４】
また、ファンモータ１７（第２モータ）は複数台であってもよい。ファンモータ１７（第２モータ）が複数台ある場合に、ファンモータ１７（第２モータ）の電気容量が小さいことから、整流回路３３で変換された直流部を複数のファンモータ１７（第２モータ）で共用しても良い。また、第２電力供給手段１９をファンモータ１７（第２モータ）一台に一つずつ別個に設け、第２電力供給手段１９を複数設けても良い。
【００６５】
なお、これはファンモータに限らず、ポンプ用モータであっても同様である。
【００６６】
（ｉ）
上記第１実施形態においては、スイッチＳＷ１として交流スイッチを用いてＰＷＭ整流回路３１を構成したが、スイッチＳＷ１として単方向スイッチを用いて構成してもよい。
【００６７】
単方向スイッチは、例えば逆阻止ＩＧＢＴや、ＩＧＢＴと直列にダイオードを接続することによって逆方向への導通を阻止する回路により実現することができる。この単方向スイッチを６個組み合せ、ＰＷＭ整流回路３１を構成する。
【００６８】
単方向スイッチでＰＷＭ整流回路３１を構成することにより、ＰＷＭ整流回路３１は電源側への回生が行われない回路となる。電源側への回生が行われないため、例えば電気容量の大きな圧縮機用モータ１５（第１モータ）が異常停止した場合などに、圧縮機用モータ１５（第１モータ）が持っていたエネルギーが第２電力供給手段１９やファンモータ１７（第２モータ）に流入する恐れがないため、圧縮機用モータ１５（第１モータ）の異常時にもファンモータ１７（第２モータ）を安定して運転することができる。
【００６９】
それにより、例えばファンモータ１７（第２モータ）が室外ファンモータの場合には、圧縮機１４の異常停止時にもファン１２を回転させることができるために熱交換が行われ、冷媒回路１１を均圧化できるので、圧縮機１４の再起動時に安定して速やかに起動を行うことが可能となる（図２参照）。それにより、室外機２（ヒートポンプ装置）の安定性、信頼性を高めることができる。
【００７０】
また、例えばファンモータ１７（第２モータ）が図１に示す室内機３，４，５の室内ファンモータの場合には、上記同様電源側への回生が行われないＰＷＭ整流回路３１を用いてモータ駆動装置１３を構成することにより、冷媒回路１１の安定化を行うことができると共に、室内機３，４，５の送風運転が可能となるため、ユーザの快適性を極力損なわない空気調和装置１を実現できる（図１及び図２参照）。
【００７１】
また、電源側への回生が行われない回路で構成されたＰＷＭ整流回路３１を備えるモータ駆動装置１３を図９に示す熱源ユニット８２（ヒートポンプ装置）に適用すれば、圧縮機８４を駆動する圧縮機モータ（第１モータ）が異常時に停止しても、循環ポンプ９０を駆動する循環ポンプ用モータ（第２モータ）を運転し、熱源側の余熱を用いて熱交換を行うことができる。それにより、圧縮機モータ（第１モータ）が異常停止した場合でも、熱源ユニット８２によって生成した熱を有効に利用でき、安定性、信頼性の高い給湯器システムとすることができる。
【００７２】
また、第２モータが暖房ポンプ用モータであれば、暖房運転が停止することがないため、安定した暖房システムとすることが可能となる。
【００７３】
なお、この変形例のように、電源側への回生が行われない回路においては、圧縮機モータ（第１モータ）の異常停止時や圧縮機モータが低力率で運転される場合などにモータ側から電力が回生されるため、その電力を吸収するクランプ回路を必要とする。このクランプ回路には、例えばコンデンサと能動素子及びその制御回路からなる回路や、コンデンサとダイオードを組み合わせたパッシブスナバ構成の回路が適用される。このクランプ回路には小容量のコンデンサが必要とされ、クランプ回路に電解コンデンサを用いることもできる。しかし、この場合においても、クランプ回路の電解コンデンサは直流部のエネルギー平滑に用いるわけではなく、クランプ回路に小容量の電解コンデンサを用いても本発明の効果が失われるものではない。
【００７４】
以上本変形例で述べたこれらの点については、第４実施形態についても同様である。
【００７５】
〔第２実施形態〕
本発明の第２実施形態に係る空気調和装置について図１０を用いて説明する。第２実施形態に係る空気調和装置の構成の概略は、第１実施形態の空気調和装置と同様である。図２には空気調和装置を冷媒循環や熱交換に必要な電力供給の観点から見たときの空気調和装置の概略構成を示したが、この図２に示す空気調和装置の概略構成のブロック図において、第２実施形態の空気調和装置が第１実施形態の空気調和装置と異なるのはモータ駆動装置１３の構成である。そこで、第２実施形態の空気調和装置のモータ駆動装置１３の詳細以外の説明を省略し、図１０にモータ駆動装置１３の構成を示して説明することにより、第２実施形態の空気調和装置の説明とする。
【００７６】
＜モータ駆動装置＞
図１０はモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。モータ駆動装置１３は、三相交流電源３０に接続されている。モータ駆動装置１３の第１電力供給手段１８は、三相交流電源３０の三相交流をマトリクスコンバータ回路３６で所望の電圧と周波数を持つ三相交流に変換する。マトリクスコンバータ回路３６は、三相交流電源３０の１相につき３つの双方向スイッチＳＷ２を接続し、合計で９つの双方向スイッチを有している。例えば、三相交流電源３０のＲ相と圧縮機用モータ１５のＵ相の間、Ｒ相とＶ相の間、Ｒ相とＷ相の間にそれぞれ双方向スイッチＳＷ２が各１つずつ接続されている。同様に、三相交流電源３０のＳ相と圧縮機用モータ１５のＵ，Ｖ，Ｗ相との間、Ｔ相とＵ，Ｖ，Ｗ相との間に双方向スイッチＳＷ２が接続されている。双方向スイッチＳＷ２は、例えば、ＩＧＢＴ等の２個の半導体スイッチング素子を逆方向に直列接続すると共に、各スイッチング素子に還流ダイオードをそれぞれ逆並列に接続して構成される。コンバータ制御手段４５は、例えば数ｋＨｚでパルス幅変調（ＰＷＭ）された制御信号で９つの双方向スイッチＳＷ２をスイッチングすることにより、マトリクスコンバータ回路３６の出力の電圧、周波数を可変に制御する。
【００７７】
コンバータ制御手段４５によるマトリクスコンバータ回路３６の制御については、例えば、図４におけるＰＷＭ整流回路３１とＰＷＭインバータ回路３２と同様な構成のＰＷＭ整流回路とＰＷＭインバータ回路を仮想し、これら仮想整流回路及び仮想インバータ回路に対する制御信号を作成すると共に、これらの制御信号を合成してマトリクスコンバータ回路３６を制御する方法が知られており、このような方法を用いることができる。
【００７８】
第２実施形態の第２電力供給手段１９の整流回路３３、直流平滑回路を含むアクティブフィルタ３４、及びインバータ回路３５の構成は、図４に示した第１実施形態の第２電力供給手段１９と同様の構成であるので説明を省略する。
【００７９】
＜変形例＞
（ａ）
上記第２実施形態によるモータ駆動装置１３では、マトリクスコンバータ回路３６は三相交流電源３０に直接接続されている。しかし、図１１に示すように、ノイズ防止用フィルタ５３を介してマトリクスコンバータ回路３６と整流回路３３とに対して三相交流電源３０の出力を与えるようにしてもよい。
【００８０】
モータ駆動装置１３において、電力供給手段を圧縮機用モータ１５に用いるものと圧縮機用モータ１５よりも電気容量が小さいものとに別けることにより、モータ駆動装置１３から発生する、三相交流電源３０や周辺機器への配線を介した伝搬ノイズや放射ノイズの周波数成分を、レベルが小さいまま分散することができる。そのため、ノイズ防止用フィルタ５３を小さくすることができ、省スペース化、低コスト化を図ることができる。特に、ノイズ発生レベルの高い高調波対策回路を設ける場合に効果がある。ノイズを低減することができる効果については、第１実施形態１の変形例（ａ）と同様である。
【００８１】
（ｂ）
図１１には、ノイズ防止用フィルタ５３を第１電力供給手段１８と第２電力供給手段１９とで共有する場合を示したが、ノイズ防止用フィルタを別々に設けてもよい。図１２に示すように、ノイズ防止用フィルタ５４を第１電力供給手段１８専用に設け、ノイズ防止用フィルタ５５を第２電力供給手段１９専用に設ける。つまり、ノイズ防止用フィルタ５４，５５は、三相交流電源３０の出力が第１電力供給手段１８と第２電力供給手段１９とに分岐する分岐点よりも後段でかつマトリクスコンバータ回路３６と整流回路３３の前段に設けられる。
【００８２】
ノイズ防止用フィルタ５４，５５を第１電力供給手段１８と第２電力供給手段１９の各々に設けることにより、各手段に対して最適なフィルタ回路を構成でき、フィルタ回路全体として省スペース・低コスト化を図ることが可能となる。
【００８３】
〔第３実施形態〕
本発明の第３実施形態に係る空気調和装置について図１３を用いて説明する。第３実施形態に係る空気調和装置の構成の概略は、第１実施形態の空気調和装置と同様である。図２には空気調和装置を冷媒循環や熱交換に必要な電力供給の観点から見たときの空気調和装置の概略構成を示したが、この図２に示す空気調和装置の概略構成のブロック図において、第３実施形態の空気調和装置が第１実施形態の空気調和装置と異なるのは、モータ駆動装置１３の構成である。そこで、第３実施形態の空気調和装置のモータ駆動装置１３の詳細以外の説明を省略し、図１３にモータ駆動装置１３の構成を示して説明することにより、第３実施形態の空気調和装置の説明とする。
【００８４】
＜モータ駆動装置＞
図１３はモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。モータ駆動装置１３は、二相交流電源４０に接続されている。モータ駆動装置１３の第１電力供給手段１８は、二相交流電源４０の単相交流を整流回路３７で直流に変換する。第１電力供給手段１８は、さらに整流回路３７の出力を、直流平滑回路３８で平滑化した後、インバータ回路３９で三相交流に変換して圧縮機用モータ１５に供給する。
【００８５】
第１電力供給手段１８の整流回路３７は、直列に接続される２個のダイオード同士を並列に接続したダイオードブリッジにより構成される。直列に接続される２個のダイオードの接続部に単相交流電源４０の出力が入力される。ダイオードブリッジを構成するダイオードのカソード同士の接続部が整流回路３７の高電位側の出力端子であり、ダイオードのアノード同士の接続部が整流回路３７の低電位側の出力端子である。
【００８６】
整流回路３７の後段には、直流平滑回路３８が接続されている。直流平滑回路３８は、フィルムコンデンサＣ２で構成されている。フィルムコンデンサＣ２は整流回路３７の高電位側の出力端子と低電位側の出力端子との間に接続されている。フィルムコンデンサＣ２の両端が整流回路３７の２つの出力端子になる。フィルムコンデンサＣ２を用いることで、大容量の電解コンデンサを用いる従来の直流平滑回路に比べて電圧の変動は大きくなるが、例えばモータを内部磁石形同期モータとし、ｄ軸、ｑ軸電流を制御してモータのトルクを電源周波数の２倍の周波数で制御することで、効率低下、性能低下を抑えたまま、かつ入力電流波形のひずみを小さくし、高力率で運転する事が可能となる。圧縮機用モータ１５の電圧変動の許容範囲に抑えることができる。
【００８７】
第１電力供給手段１９のインバータ回路３９は、２つのスイッチング素子ＳＥ３からなる３組の直列回路を互いに並列に接続したブリッジ回路で構成されている。この３組の直列回路は、直流平滑回路３８の出力端子間に接続され、２つのスイッチング素子ＳＥ４の接続部がインバータ回路３９の出力端子になる。このインバータ回路３９は、インバータ制御手段４６により制御される。インバータ回路３９は、インバータ制御手段４６からの制御信号に基づいてスイッチング素子ＳＥ４をスイッチングさせ、直流平滑回路３８から出力される直流電圧を３相のパルス幅変調された電圧に変換する。スイッチング素子ＳＥ４は、例えば、スイッチング素子ＳＥ１と同様にIGBTに還流ダイオードを接続して構成される。
【００８８】
第３実施形態の第２電力供給手段１９の整流回路３３、直流平滑回路を含むアクティブフィルタ３４、及びインバータ回路３５の構成は、図４に示した第１実施形態の第２電力供給手段１９と同様の構成であるので説明を省略する。
【００８９】
＜変形例＞
（ａ）
上記第３実施形態によるモータ駆動装置１３では、整流回路３３，３７は単相交流電源４０に直接接続されている。しかし、図１４に示すように、ノイズ防止用フィルタ５６を介して整流回路３３，３７に対して単相交流電源４０の出力を与えるようにしてもよい。
【００９０】
モータ駆動装置１３において、電力供給手段を圧縮機用モータ１５に用いるものと圧縮機用モータ１５よりも電気容量が小さいものとに別けることにより、モータ駆動装置１３から発生する、単相交流電源４０や周辺機器への配線を介した伝搬ノイズや放射ノイズの周波数成分を、レベルが小さいまま分散することができる。そのため、ノイズ防止用フィルタ５６を小さくすることができ、省スペース化、低コスト化を図ることができる。特に、ノイズ発生レベルの高い直流平滑回路（高調波対策回路）を設ける場合に効果がある。ノイズを低減することができる効果については、第１実施形態１の変形例（ａ）と同様である。
【００９１】
（ｂ）
図１４には、ノイズ防止用フィルタ５６を第１電力供給手段１８と第２電力供給手段１９とで共有する場合を示したが、ノイズ防止用フィルタを別々に設けてもよい。図１５に示すように、ノイズ防止用フィルタ５７を第１電力供給手段１８専用に設け、ノイズ防止用フィルタ５８を第２電力供給手段１９専用に設ける。つまり、ノイズ防止用フィルタ５７，５８は、単相交流電源４０の出力が第１電力供給手段１８と第２電力供給手段１９とに分岐する分岐点よりも後段でかつ整流回路３３，３７の前段に設けられる。
【００９２】
ノイズ防止用フィルタ５７，５８を第１電力供給手段１８と第２電力供給手段１９の各々に設けることにより、各手段に対して最適なフィルタ回路を構成でき、フィルタ回路全体として省スペース・低コスト化を図ることが可能となる。
【００９３】
〔第４実施形態〕
本発明の第４実施形態に係る空気調和装置について図１６を用いて説明する。第４実施形態に係る空気調和装置の構成の概略は、第１実施形態の空気調和装置と同様である。図２には空気調和装置を冷媒循環や熱交換に必要な電力供給の観点から見たときの空気調和装置の概略構成を示したが、この図２に示す空気調和装置の概略構成のブロック図において、第４実施形態の空気調和装置が第１実施形態の空気調和装置と異なるのは、モータ駆動装置１３の構成である。そこで、第４実施形態の空気調和装置のモータ駆動装置１３の詳細以外の説明を省略し、図１６にモータ駆動装置１３の構成を示して説明することにより、第４実施形態の空気調和装置の説明とする。
【００９４】
＜モータ駆動装置＞
図１６はモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。モータ駆動装置１３は、三相交流電源３０に接続されている。モータ駆動装置１３の第１電力供給手段１８は、三相交流電源３０の三相交流をＰＷＭ整流回路３１で直流に変換する。第１電力供給手段１８は、さらにＰＷＭ整流回路３１の出力をＰＷＭインバータ回路３２で三相交流に再度変換して圧縮機駆動用モータ１５に供給する。この第１電力供給手段１８の構成は、第１実施形態の第１電力供給手段１８と同じであることから説明を省略する。
【００９５】
モータ駆動装置１３の第２電力供給手段１９は、フィルムコンデンサＣ３を備え、三相交流電源３０の単相交流を直接ファンモータ１７ａに供給する。ファンモータ１７ａは、交流で動作する電気容量の小さいファンモータである。ファンモータ１７ａの主巻線には三相交流電源３０の出力がスイッチ９５を介して直接与えられ、ファンモータ１７ａの補助巻線には、主巻線よりも電流位相を進ませるためフィルムコンデンサＣ３を介して三相交流電源３０の出力が与えられる。ファンモータの運転・停止は、スイッチ９５をON・OFFすることで切り替えられる。
【００９６】
＜変形例＞
（ａ）
上記第４実施形態によるモータ駆動装置１３では、整流回路３１とファンモータ１７ａは単相交流電源４０に直接接続されている。しかし、図１７に示すように、ノイズ防止用フィルタ５９を介して整流回路３１とファンモータ１７ａに対して三相交流電源３０の出力を与えるようにしてもよい。
【００９７】
この実施形態では、ファンモータがインバータ駆動でないため、第２電力供給手段から発生するノイズレベルは小さいが、モータ駆動装置１３において、電力供給手段を圧縮機用モータ１５に用いるものと圧縮機用モータ１５よりも電気容量が小さいファンモータ１７ａとに別けることにより、モータ駆動装置１３から発生する、三相交流電源３０や周辺機器への配線を介した伝搬ノイズや放射ノイズの周波数成分を、レベルが小さいまま分散することができる。そのため、ノイズ防止用フィルタ５９を小さくすることができ、省スペース化、低コスト化を図ることができる。ノイズを低減することができる効果については、第１実施形態１の変形例（ａ）と同様である。
【００９８】
（ｂ）
図１７には、ノイズ防止用フィルタ５９を第１電力供給手段１８とファンモータ１７ａとで共有する場合を示したが、ノイズ防止用フィルタを個別に設けてもよい。図１８に示すように、ノイズ防止用フィルタ６０を第１電力供給手段１８専用に設け、ノイズ防止用フィルタ６１を第２電力供給手段１９専用に設ける。つまり、ノイズ防止用フィルタ６０，６１は、三相交流電源３０の出力が第１電力供給手段１８と第２電力供給手段１９とに分岐する分岐点よりも後段でかつ整流回路３１、フィルムコンデンサＣ３の前段に設けられる。
【００９９】
ノイズ防止用フィルタ６０，６１を第１電力供給手段１８と第２電力供給手段１９の各々に設けることにより、各手段に対して最適なフィルタ回路を構成でき、フィルタ回路全体として省スペース・低コスト化を図ることが可能となる。
【０１００】
なお、この第４実施形態では、ファンモータがインバータ駆動ではないため、発生ノイズレベルも小さいので、ノイズフィルタ６１を削除できる可能性もある。
【０１０１】
いずれの変形例においても、交流モータは高調波をほとんど発生しないことから、高調波対策は第１電力供給手段のみで行なうことになるため、高調波対策に起因する発生ノイズも小さくなり、フィルタ回路の効果が得られやすい。
【０１０２】
（ｃ）
上記第４実施形態によるモータ駆動装置１３の第１電力供給手段１８は、第１実施形態の第１電力供給手段１８と同様にＰＷＭ整流回路３１とＰＷＭインバータ回路３２を用いて構成する場合について説明したが、第２実施形態のマトリクスコンバータ回路３６を用いて構成してもよく（図１９参照）、第３実施形態の整流回路３７と直流平滑回路３８とインバータ回路３９とを用いて構成してもよい（図２０参照）。
【０１０３】
また、図１９や図２０に示すモータ駆動装置１３に、第２実施形態や第３実施形態において説明したように、ノイズフィルタ５３，５４，５５，５６，５７，５８に相当するものを挿入してもよい。またその際に、ノイズフィルタ５５，５８に相当するものを省くことができる可能性があるのは上述の変形例（ｂ）で説明したとおりである。
【０１０４】
（ｄ）
上記第４実施形態では、第２モータとして単相交流モータを例にあげて説明したが、第２モータは三相モータ（例えば三相誘導電動機）であってもよい。この場合には、第２電力供給手段１９は、スイッチやリレーで構成される。
【０１０５】
＜特徴＞
（１）
モータ駆動装置１３の第１電力供給手段１８は、圧縮機用モータ１５（第１モータ）に駆動用の電力を供給するインバータ回路３２，３９（第１インバータ回路）またはマトリクスコンバータ回路３６を持っている。この第１電力供給手段１８は、インバータ回路３２，３９またはコンバータ回路３６と交流電源３０，４０との間にエネルギー平滑用の電解コンデンサを持たない。
【０１０６】
第１電力供給手段１８がエネルギー平滑用の電解コンデンサを持たないことから、エネルギー平滑用の電解コンデンサの寿命が空気調和装置１の寿命のボトルネックとなることがなくなる。また、エネルギー平滑用の電解コンデンサを省くことにより、電解コンデンサに要していたコストを省くことができるとともに、モータ駆動装置のサイズを小さくすることができる。それらにより、長寿命化とコスト削減、小型化を図ることができる。
【０１０７】
（２）
第１実施形態においては、第１電力供給手段１８は、三相交流電源３０の三相交流を整流するＰＷＭ整流回路３１を備えている。また、ＰＷＭインバータ回路３２が、ＰＷＭ整流回路３１の出力から圧縮機用モータ１５に出力する三相交流を生成する。第１電力供給手段１８にエネルギーバッファとしての電解コンデンサが存在しないことから第１電力供給手段１８の入力電流波形や出力電圧波形がひずむが、ＰＷＭ整流回路３１とＰＷＭインバータ回路３２を用いることで、入力電流波形や出力電圧波形のひずみの補正を比較的行いやすくなる。そのため、エネルギー平滑用の電解コンデンサを持たなくとも、第１モータのトルク振動や騒音を抑えやすい。また、電源系統への障害を起こし難い。
【０１０８】
（３）
第２実施形態においては、第１電力供給手段１８は、三相交流電源の多相交流から第１モータに出力する多相交流を生成するマトリクスコンバータ回路である。
【０１０９】
本発明によれば、入出力間のスイッチング素子数を低減できる。また、第１電力供給手段１８がエネルギーバッファとしての電解コンデンサが存在しないことから第１電力供給手段１８の入力電流波形や出力電圧波形がひずむが、これらの補正を比較的行いやすくなる。また、第１電力供給手段１８の入出力間のスイッチング素子数低減により損失低減が可能になる。また、エネルギー平滑用の電解コンデンサを持たなくとも、圧縮用モータ１５のトルク振動や騒音を抑えやすい。
【０１１０】
（４）
第３実施形態においては、第１電力供給手段１８は、ＰＷＭインバータ回路３９を第１インバータ回路として持っているほか、整流回路３７とフィルムコンデンサＣ２からなる直流平滑回路３８を備えている。第１電力供給手段１８において、整流回路３７は、交流電源３０の出力を整流してＰＷＭインバータ回路３９に直流電力を出力するが、フィルムコンデンサＣ２で平滑化することで、圧縮機用モータ１５の駆動に必要な程度の安定した電源を供給しながら、入力電流のひずみを小さく、高力率とすることができる。
【０１１１】
（５）
第４実施形態においては、第２電力供給手段１９は、単相交流電源４０から単相交流の供給を受け、直接ファンモータ１７ａ（第２モータ）に単相交流を供給する。交流モータであるファンモータ１７ａに直接単相交流を供給することから、第２電力供給手段１９の構成がフィルムコンデンサＣ３だけの簡素な構成になり、また、第２電力供給手段１９にインバータを含まないため、発生するノイズが少なく、高調波も少ないため力率改善回路（高調波対策回路）が不要であるため、コスト削減が図れる。
【０１１２】
（６）
第１乃至第３実施形態における第２電力供給手段１９は、整流回路３３と直流平滑回路を含むアクティブフィルタ３４とＰＷＭインバータ回路３５（第２インバータ回路）とを備えている。圧縮機用モータ１５（第１モータ）と切り離して比較的電気容量の小さいファンモータ１７（第２モータ）に供給する電力を第２電力供給手段１９で生成するので、第２電力供給手段１９は、直流平滑回路を含むアクティブフィルタ３４におけるエネルギーバッファ（電解コンデンサＣ１）が小さくても比較的安定した電力を供給でき、長寿命で安価なモータ駆動装置１３を得やすくなる。
【０１１３】
（７）
第１乃至第３実施形態における第２電力供給手段１９は、交流電源３０，４０の力率を改善する力率改善回路を持っている。この力率改善回路は、リアクタＬとスイッチング素子ＳＥ２を備えて構成されている。圧縮用モータ１５と切り離して比較的電気容量の小さいファンモータ１７に供給する電力を第２電力供給手段１９で生成するので、第１電力供給手段１８と第２電力供給手段１９の直流部を共通化する場合に比べて力率改善回路（リアクタＬとスイッチング素子ＳＥ２）で扱う電流を小さくでき、リアクタＬやスイッチング素子ＳＥ２として低電流用のものを用いることができる。それにより、第２電力供給手段１９において力率の改善を行いつつモータ駆動装置１３の長寿命化とコスト削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明の実施形態に係る空気調和装置の構成の概略を示す図。
【図２】図１の空気調和装置を冷媒循環や熱交換に必要な電力供給の観点から見たときの概略構成を示すブロック図。
【図３】図１の空気調和装置の冷媒回路の構成図。
【図４】本発明の第１実施形態に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図。
【図５】第１実施形態の変形例に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図。
【図６】（ａ）直流平滑回路を共有化した場合のノイズの発生状況を示す概念図。（ｂ）直流平滑回路を圧縮機用モータ以外のモータに対してのみ設けた場合のノイズの発生状況を示す概念図。
【図７】第１実施形態の変形例に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図。
【図８】第１実施形態の変形例に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図。
【図９】第１実施形態を適用できる給湯器システム用熱源ユニットの構成の概略を説明するための図。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図。
【図１１】第２実施形態の変形例に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図。
【図１２】第２実施形態の変形例に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図。
【図１３】本発明の第３実施形態に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図。
【図１４】第３実施形態の変形例に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図。
【図１５】第３実施形態の変形例に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図。
【図１６】本発明の第４実施形態に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図。
【図１７】第４実施形態の変形例に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図。
【図１８】第４実施形態の変形例に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図。
【図１９】第４実施形態の変形例に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図。
【図２０】第４実施形態の変形例に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【０１１５】
１ 空気調和装置
１３ モータ駆動装置
１４ 圧縮機
１５ 圧縮機用モータ
１７，１７ａ ファンモータ
１８ 第１電力供給手段
１９ 第２電力供給手段
３０ 三相交流電源
３１ ＰＷＭ整流回路
３２，３５，３９ ＰＷＭインバータ回路
３３，３７ 整流回路
３４ 直流平滑回路を含むアクティブフィルタ
３６ マトリクスコンバータ回路
４０ 単相交流電源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機（１４）と、
前記圧縮機を駆動する第１モータ（１５）と、
前記圧縮機以外の機器を駆動する、前記第１モータよりも電気容量の小さい第２モータ（１６、１７、１７ａ）と、
交流電源（３０、４０）に接続され、前記第１モータ及び前記第２モータを駆動するモータ駆動装置（１３）とを備え、
前記モータ駆動装置は、
前記第１モータに駆動用の電力を供給する第１インバータ回路またはコンバータ回路を持ち、前記第１インバータ回路または前記コンバータ回路と前記交流電源との間にエネルギー平滑用の電解コンデンサを持たない第１電力供給手段（１８）と、
前記交流電源に接続され、前記第２モータに駆動用の電力を供給する第２電力供給手段（１９）とを有するヒートポンプ装置。
【請求項２】
前記第１電力供給手段は、前記交流電源の多相交流を整流するＰＷＭ整流回路（３１）をさらに有し、
前記第１インバータ回路は、前記ＰＷＭ整流回路の出力から前記第１モータに出力する多相交流を生成するＰＷＭインバータ回路（３２）である、請求項１に記載のヒートポンプ装置。
【請求項３】
前記ＰＷＭ整流回路は、電源側への回生を行わない回路である、請求項２に記載のヒートポンプ装置。
【請求項４】
前記コンバータ回路は、前記交流電源の多相交流から前記第１モータに出力する多相交流を生成するマトリクスコンバータ回路（３６）である、請求項１に記載のヒートポンプ装置。
【請求項５】
前記第1インバータ回路は、ＰＷＭインバータ回路（３９）であり、
前記第１電力供給手段は、前記交流電源の出力を整流して前記ＰＷＭインバータ回路に直流電力を出力する整流回路（３７）と、前記整流回路の出力を平滑化するフィルムコンデンサ（Ｃ２）とをさらに持つ、請求項１に記載のヒートポンプ装置。
【請求項６】
前記第２モータは交流モータ（１７ａ）であり、
前記第２電力供給手段は、前記交流電源から交流の供給を受け、直接前記第２モータに前記交流を供給する、請求項１から５のいずれかに記載のヒートポンプ装置。
【請求項７】
前記第２電力供給手段は、前記交流電源の出力を整流する整流回路（３３）と、前記整流回路の出力を平滑化する直流平滑回路（３４）と、前記整流回路の出力を受けて前記第２モータに駆動用の電力を供給する第２インバータ回路（３５）とを持つ、請求項１から５のいずれかに記載のヒートポンプ装置。
【請求項８】
前記第２電力供給手段は、前記交流電源の力率を改善する力率改善回路（Ｌ，ＳＥ２）をさらに持つ、請求項７に記載のヒートポンプ装置。
【請求項１】
圧縮機（１４）と、
前記圧縮機を駆動する第１モータ（１５）と、
前記圧縮機以外の機器を駆動する、前記第１モータよりも電気容量の小さい第２モータ（１６、１７、１７ａ）と、
交流電源（３０、４０）に接続され、前記第１モータ及び前記第２モータを駆動するモータ駆動装置（１３）とを備え、
前記モータ駆動装置は、
前記第１モータに駆動用の電力を供給する第１インバータ回路またはコンバータ回路を持ち、前記第１インバータ回路または前記コンバータ回路と前記交流電源との間にエネルギー平滑用の電解コンデンサを持たない第１電力供給手段（１８）と、
前記交流電源に接続され、前記第２モータに駆動用の電力を供給する第２電力供給手段（１９）とを有するヒートポンプ装置。
【請求項２】
前記第１電力供給手段は、前記交流電源の多相交流を整流するＰＷＭ整流回路（３１）をさらに有し、
前記第１インバータ回路は、前記ＰＷＭ整流回路の出力から前記第１モータに出力する多相交流を生成するＰＷＭインバータ回路（３２）である、請求項１に記載のヒートポンプ装置。
【請求項３】
前記ＰＷＭ整流回路は、電源側への回生を行わない回路である、請求項２に記載のヒートポンプ装置。
【請求項４】
前記コンバータ回路は、前記交流電源の多相交流から前記第１モータに出力する多相交流を生成するマトリクスコンバータ回路（３６）である、請求項１に記載のヒートポンプ装置。
【請求項５】
前記第1インバータ回路は、ＰＷＭインバータ回路（３９）であり、
前記第１電力供給手段は、前記交流電源の出力を整流して前記ＰＷＭインバータ回路に直流電力を出力する整流回路（３７）と、前記整流回路の出力を平滑化するフィルムコンデンサ（Ｃ２）とをさらに持つ、請求項１に記載のヒートポンプ装置。
【請求項６】
前記第２モータは交流モータ（１７ａ）であり、
前記第２電力供給手段は、前記交流電源から交流の供給を受け、直接前記第２モータに前記交流を供給する、請求項１から５のいずれかに記載のヒートポンプ装置。
【請求項７】
前記第２電力供給手段は、前記交流電源の出力を整流する整流回路（３３）と、前記整流回路の出力を平滑化する直流平滑回路（３４）と、前記整流回路の出力を受けて前記第２モータに駆動用の電力を供給する第２インバータ回路（３５）とを持つ、請求項１から５のいずれかに記載のヒートポンプ装置。
【請求項８】
前記第２電力供給手段は、前記交流電源の力率を改善する力率改善回路（Ｌ，ＳＥ２）をさらに持つ、請求項７に記載のヒートポンプ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１０−１１２５８５（Ｐ２０１０−１１２５８５Ａ）
【公開日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２８３４４０（Ｐ２００８−２８３４４０）
【出願日】平成２０年１１月４日（２００８．１１．４）
【出願人】（０００００２８５３）ダイキン工業株式会社 (7,604)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月４日（２００８．１１．４）
【出願人】（０００００２８５３）ダイキン工業株式会社 (7,604)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]