電源装置およびこれを備えた空気調和機
【課題】高負荷時の電流検出手段での損失を低減することにより電流検出手段の小型化が行なえ、かつ、低負荷時の制御を安定させる電源装置を提供する。
【解決手段】電源装置に備えられた昇圧コイル１２とダイオード１３との間には２個のスイッチング素子が整流回路１１の出力側に対して並列接続されている。また、スイッチング動作時に常にオンオフ動作を行う第１スイッチング素子１６にシャント抵抗１８が直列接続されている。電源装置の負荷の大きさに応じて駆動するスイッチング素子数を決定するので、高負荷時のシャント抵抗１８での損失を低減することによりシャント抵抗１８の小型化が行なえる。また、高負荷時のシャント抵抗１８での損失を低減することができるので、シャント抵抗１８の抵抗値を大きくして低負荷時のシャント抵抗１８での検出レベルを上げることができ低負荷時の制御を安定させることができる。
【解決手段】電源装置に備えられた昇圧コイル１２とダイオード１３との間には２個のスイッチング素子が整流回路１１の出力側に対して並列接続されている。また、スイッチング動作時に常にオンオフ動作を行う第１スイッチング素子１６にシャント抵抗１８が直列接続されている。電源装置の負荷の大きさに応じて駆動するスイッチング素子数を決定するので、高負荷時のシャント抵抗１８での損失を低減することによりシャント抵抗１８の小型化が行なえる。また、高負荷時のシャント抵抗１８での損失を低減することができるので、シャント抵抗１８の抵抗値を大きくして低負荷時のシャント抵抗１８での検出レベルを上げることができ低負荷時の制御を安定させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置およびこれを備えた空気調和機に関わり、より詳細には、高負荷時の電流検出手段での損失を低減することにより電流検出手段の小型化が行なえ、かつ、低負荷時の制御を安定させる電源装置およびこれを備えた空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、力率改善を目的としたスイッチングコンバータを備え、各種の電気機器に搭載される電源装置では、スイッチング素子の駆動を電源装置の入力側に流れる電流が擬似的に入力電圧の相似形となるよう制御し、入力電圧と電源装置の入力側に流れる電流との位相差を少なくすることによって力率改善を行っているものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の電源装置は、交流電源電圧を脈流電圧に整流する整流素子と、昇圧用チョークコイルと、スイッチング素子と、整流素子の出力側に並列接続され入力電圧を検出する入力電圧検出回路と、整流素子と負荷（スイッチング電源回路の出力端子に接続されるモータ等）との間に直列接続され昇圧用チョークコイルに流れる電流を検出する入力電流検出回路と、入力電圧検出回路や入力電流検出回路で検出した信号を入力しスイッチング素子をオンオフ制御する制御手段とを備えている。
【０００４】
制御手段は、昇圧用チョークコイルを流れる電流を検出し、これが擬似的に入力電圧の相似形となるようスイッチング素子の駆動を行う。そして、制御手段は、入力電流検出回路で検出した現在の電流値と目標電流値とを比較し、現在の電流値が目標電流値より低い場合は、スイッチング素子をオンとして現在の電流値が目標電流値となるよう制御する。これにより、負荷に応じた大きさの入力電流を供給するとともに、入力電圧と入力電流との位相差を低減して力率改善を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−８４３５５号公報（第４〜６頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記説明したスイッチング電源回路において、例えば、入力電流検出手段にシャント抵抗を使用する際、負荷が小さい場合はスイッチング素子をオンする時間が短く制御される。この時に流れるスイッチング電流値が小さくなるため、入力電流検出手段での検出レベルが小さくなって電流を正確に検出できず、制御が不安定となる虞がある。従って、低負荷時において安定した制御をおこなうためには、シャント抵抗の抵抗値を大きくして入力電流検出手段での検出レベルを上げる必要がある。しかしながら、シャント抵抗の抵抗値を大きくすると、大電流時のシャント抵抗での消費電力が大きくなって損失が増大するという問題があった。
【０００７】
本発明は以上述べた問題点を解決し、高負荷時の電流検出手段での損失を低減することにより電流検出手段の小型化が行なえ、かつ、低負荷時の制御を安定させる電源装置およびこれを備えた空気調和機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した課題を解決するために、本発明の電源装置は、整流回路と出力端との間にインダクタとダイオードとが直列接続され、インダクタとダイオードとの間には少なくとも２個のスイッチング素子が整流回路の出力側に対して並列接続されている。また、スイッチング動作時に常にオンオフ動作を行う１個のスイッチング素子に電流検出手段が直列接続されている。そして、電源装置の負荷の大きさに応じて駆動するスイッチング素子数を決定し、高負荷時のスイッチング電流を分散させる。
【発明の効果】
【０００９】
上記のように構成した電源装置では、電源装置の負荷の大きさに応じて駆動するスイッチング素子数を決定するので、高負荷時でスイッチング電流が大きい場合は、複数のスイッチング素子を同時にオンすることでスイッチング電流を分散させることができる。従って、低負荷時の電流検出手段での検出レベルを上げて低負荷時の制御を安定させるために電流検出手段の抵抗値を大きくしても、スイッチング電流の分散により高負荷時には電流検出手段での損失を低減することができる。さらには、電流検出手段での損失を低減することにより電流検出手段の小型化が行なえる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例である空気調和機の要部ブロック図である。
【図２】本発明の実施例における、スイッチング素子の駆動原理説明図である。
【図３】本発明の実施例における、室外機制御手段での処理を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。実施例としては、室外機と室内機とを有する空気調和機において、室外機に備えられた電源装置を例に挙げて説明する。尚、本発明は以下の実施形態に限定されることはなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
【実施例】
【００１２】
図１に示すように、本発明の空気調和機１００は、室外機１と室内機３とで構成されている。室外機１は、整流回路１１と、インダクタである昇圧コイル１２と、ダイオード１３と、インバータ１４と、圧縮機１５と、主スイッチング素子である第１スイッチング素子１６と、副スイッチング素子である第２スイッチング素子１７と、シャント抵抗１８と、平滑コンデンサ１９と、室外機制御手段２０と、コンバータ制御手段２５と、ＡＮＤ回路２６と、乗算器２７とを備えている。尚、コンバータ制御手段２５は、乗算器２７から後述する入力電流算出信号と空気調和機１００の負荷の大きさとを入力し、昇圧および力率改善を行う従来の回路で構成される。
【００１３】
尚、室外機１には、上記以外に熱交換器、アキュムレータ、四方弁や膨張弁等の弁類、排気ファン、冷媒配管、各種センサ等、室外機１の動作に必要な各種装置や部品が備えられているが、本発明に直接関係がないため詳細な説明は省略する。また、上述した構成のうち、インバータ１４および圧縮機１５（以下、個別に言及する必要がある場合を除き、これらを負荷と記載する）と室外機制御手段２０とを除いたもので室外機１の電源装置が構成される。また、インバータ１４には、インバータ１４の動作を制御する図示しないインバータ制御手段が備えられており、圧縮機１５（能力可変型圧縮機）に備えられた図示しない３相ブラシレスモータをＰＷＭ駆動している。インバータ制御手段は、例えば、ＰＷＭの駆動パルス幅で負荷の大きさ（高負荷／低負荷）を把握し、これを室外機制御手段２０に出力している。
【００１４】
整流回路１１は、交流電源２から供給される交流電源電圧を整流し脈流電圧を得る回路であり、ブリッジダイオード等で構成されている。図１に示すように、整流回路１２の入力側には第１ライン４および第２ライン５のそれぞれ一端が接続されている。また、第１ライン４および第２ライン５のそれぞれ他端は、室内機３内で交流電源２に接続されており、室内機３に備えられたスイッチ３０をオンすると、上述したように整流回路１１に交流電力が供給される。
【００１５】
整流回路１１の出力側の一端とインバータ１４の入力側の一端との間には、昇圧コイル１２とダイオード１３とが直列接続されている。また、第１スイッチング素子１６と第２スイッチング素子１７のコレクタ端子は昇圧コイル１２とダイオード１３との間に接続されている。第１スイッチング素子１６のエミッタ端子と整流回路１１の出力側の他端とインバータ１４の入力側の他端との間には、シャント抵抗１８が直列接続されている。第２スイッチング素子１７のエミッタ端子は整流回路１１の出力側の他端とインバータ１４の入力側の他端との間に接続されている。尚、インバータ１４の入力側の一端および他端とは、電源装置の出力端に対応する。
【００１６】
平滑コンデンサ１９は、一端がダイオード１３のカソード側とインバータ１４の入力側の一端との間に、他端が整流回路１１の出力側の他端とインバータ１４の入力側の他端との間に、それぞれ接続されている。
【００１７】
整流回路１１から出力された脈流電圧は、ダイオード１３を通過し平滑コンデンサ１９で平滑化される。一方、第１スイッチング素子１６がオンとなって昇圧コイル１２が短絡されることにより昇圧コイル１２に蓄えられたエネルギーは、第１スイッチング素子１６がオフとなって開放となった際にダイオード１３を通過して平滑コンデンサ１９の電圧に上乗せされることによって昇圧が行われる。インバータ１４は、入力した直流電圧を交流電圧に変換して圧縮機１５の図示しない３相ブラシレスモータを駆動する。
【００１８】
第１スイッチング素子１６および第２スイッチング素子１７は、同じ特性を有する絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下ＩＧＢＴ。と記載する）である。尚、本実施例では、第１スイッチング素子１６および第２スイッチング素子１７は同じ特性を有するＩＧＢＴを使用しているが、同じ特性を有するＭＯＳ−ＦＥＴ等、別のスイッチング素子であってもよく、また、特性が異なる２種類のスイッチング素子であってもよい。
図１に示すように、第１スイッチング素子１６のゲートはコンバータ制御手段２５に接続されている。また、第２スイッチング素子１７のゲートはＡＮＤ回路２６の出力端子に接続されている。
【００１９】
室外機制御手段２０は、室外機１の図示しない制御基板に設けられている。図１に示すように、室外機制御手段２０は、マイコン２１と、記憶部２２と、通信部２３と、センサ入力部２４とを備えている。マイコン２１には、室外機１の各センサからの検出信号がセンサ入力部２４を介して入力されるとともに、室内機３から送信される室外機１の制御内容を含んだ通信データが通信部２３を介して入力される。マイコン２１は、これら入力された各種情報に基づいてインバータ１４を制御する。
【００２０】
記憶部２２は、ＲＯＭやＲＡＭで構成されており、室外機１の制御プログラムや各センサからの検出信号に対応した検出値、現在の室外機１の設定情報等を記憶する。通信部２３は、室内機３との通信を行うインターフェイスである。センサ入力部２４は、各センサでの検出信号が入力される。
【００２１】
コンバータ制御手段２５には、図示しない入力電圧検出手段で検出した入力電圧が入力されるとともに、シャント抵抗１８で検出した電圧値Ｖｆが乗算器２７を介して入力される。また、コンバータ制御手段２５は室外機制御手段２０から、室外機制御手段２０が取り込んだ負荷の大きさに対応する電圧を入力する。コンバータ制御手段２５は、これら入力した信号により、電源装置の入力側を流れる電流が擬似的に入力電圧の相似形となるよう、スイッチング信号を出力する。
【００２２】
ＡＮＤ回路２６は、入力端子の一端が室外機制御手段２０に、他端が第１スイッチング素子１６のゲートとコンバータ制御手段２５とに、それぞれ接続されている。また、ＡＮＤ回路２６の出力端子は上述したように第２スイッチング素子１７のゲートに接続されている。ＡＮＤ回路２６は、コンバータ制御手段２５から出力されるスイッチング信号が入力され、室外機制御手段２０が出力するスイッチング素子の個数信号がＨｉ信号の場合、第２スイッチング素子１７のゲートにスイッチング信号を出力する。これにより第２スイッチング素子１７も第１スイッチング素子１６と同時にスイッチング駆動される。
【００２３】
乗算器２７は、入力端子の一端が第１スイッチング素子１６とシャント抵抗１８との間に接続され、他端がＡＮＤ回路２６と室外機制御手段２０との間に接続されている。また、乗算器２７の出力端子はコンバータ制御手段２５に接続されている。乗算器２７には、シャント抵抗１８で検出した検出電圧が入力される。また、乗算器２７には、室外機制御手段２０が出力した個数信号、つまり駆動するスイッチング素子数に対応した電圧（例えば、駆動するスイッチング素子数が１個であれば０Ｖ（Ｌｏ信号）と、２個であれば５Ｖ（Ｈｉ信号））が入力される。乗算器２７は、入力された駆動するスイッチング素子数に対応した電圧が０Ｖの場合は入力された検出電圧をそのまま、５Ｖの場合は入力された検出電圧を２倍とした電圧を、入力電流算出信号としてコンバータ制御手段２５に出力する。
【００２４】
室内機３は、上述したスイッチ３０以外に、熱交換器、送風ファン、冷媒配管、各種センサ、室内機制御手段等、室内機３の動作に必要な各種装置や部品を備えているが、本発明に直接関係がないため詳細な説明は省略する。
【００２５】
次に、図１および図２を用いて、本実施例による電源装置を備えた空気調和機１００において、空気調和機１００の負荷に対応しかつ電源装置の入力側を流れる電流が入力電圧の相似形となるよう、各スイッチング素子を駆動する際の原理、動作およびその効果について説明する。尚、シャント抵抗１８が本発明の電流検出手段である。
【００２６】
図２は、スイッチング素子の駆動原理を説明する図である。図２では、縦軸をシャント抵抗１８で検出した検出電圧値Ｖｆ、横軸をスイッチング素子がオンした際にスイッチング素子を流れるスイッチング電流値Ｉｓとしている。縦軸のＶｙは、シャント抵抗１８に加えることができる設計上の上限値を示している。横軸のＩｘは、昇圧コイル１２に流すことができる電流の設計上の上限値であり、この時、電源装置の負荷が最大となる。尚、横軸には、上述したスイッチング電流値Ｉｓと対応づけて電源装置の負荷の大きさＬを記載しており、負荷の最大値Ｌｘはスイッチング電流値Ｉｓの上限値Ｉｘに対応している。
【００２７】
図２に示すように、スイッチング電流値ＩｓがＩｘ／２より小さい時、つまり、負荷の大きさＬがＬｘ／２より小さい時は、駆動するスイッチング素子は第１スイッチング素子１６のみとしている。この時、スイッチング電流値Ｉｓは、第１スイッチング素子１６をオンした際に第１スイッチング素子１６に流れる電流値Ｉａと等しくなる。
【００２８】
また、スイッチング電流値ＩｓがＩｘ／２以上、つまり、つまり、負荷の大きさＬがＬｘ／２以上である時は、第１スイッチング素子１６と第２スイッチング素子１７とを同時に駆動する。この時、スイッチング電流値Ｉｓは、第１スイッチング素子１６をオンした際に第１スイッチング素子１６に流れる電流値Ｉａと第２スイッチング素子１７をオンした際に第２スイッチング素子１７に流れる電流値Ｉｂとを加えたものに等しくなる。
【００２９】
シャント抵抗１８の抵抗値は、昇圧コイル１２に流せる電流の設計上の上限値に基づいて決定される。背景技術で説明したように、一般的にシャント抵抗１８が第１スイッチング素子１６のエミッタ端子あるいはコレクタ端子と整流回路１１の出力側との間に接続されている場合は、シャント抵抗１８に加えることができる電圧が設計上の上限値となった時に、昇圧コイル１２に流すことができる電流が設計上の上限値となるよう、シャント抵抗１８の抵抗値が設定される。
【００３０】
昇圧コイル１２に流すことができる電流の設計上の上限値は、電源装置の仕様から決定される昇圧コイル１２により決まる。また、シャント抵抗１８での電圧検出レベルは、シャント抵抗１８の抵抗値の大きさで決まる。シャント抵抗１８の抵抗値が大きい場合は、昇圧コイル１２に流れる電流が大きくなるほどシャント抵抗１８での消費電力が大きくなる、つまりはシャント抵抗１８での損失が大きくなるので、損失を抑えるためにはシャント抵抗１８の抵抗値をできるだけ小さくする必要がある。しかし、シャント抵抗１８の抵抗値を小さくすると、電源装置の負荷が低くなる、つまり、昇圧コイル１２に流れる電流が小さくなるほどシャント抵抗１８での検出レベル（検出電圧値Ｖｆのレベル）が小さくなって、シャント抵抗１８で電圧を正確に検出できなくなる。
【００３１】
電源装置では、入力電圧検出手段で検出した入力電圧と昇圧コイルを流れる電流を検出して取り込み、電源装置の入力側を流れる電流が擬似的に入力電圧の相似形となるようスイッチング素子をスイッチングする。従って、昇圧コイル１２を流れる電流が正確に検出できないと、制御が不安定となる虞がある。
以上のことから、電源装置では、低負荷時つまり昇圧コイル１２に流れる電流が小さい時はシャント抵抗１８の抵抗値を高くして電圧検出レベルを上げるとともに、高負荷時つまり昇圧コイル１２に流れる電流が大きい時はシャント抵抗に流れる電流を小さくして消費電力を小さく（損失を小さく）することが望まれる。
【００３２】
そこで本実施例では、常にスイッチング動作を行う第１スイッチング素子１６にシャント抵抗１８を直列接続し、シャント抵抗１８に加わる検出電圧値Ｖｆを検出する。また、シャント抵抗１８の抵抗値は、スイッチング電流値Ｉｓが上限値Ｉｘの半値であるＩｘ／２の時に検出電圧値ＶｆがＶｙとなる抵抗値とする。
【００３３】
上記のように構成し、シャント抵抗１８を流れる電流ではなく負荷の大きさＬに応じて駆動するスイッチング素子数を決定する。具体的には、図２に示すように、スイッチング電流値ＩｓがＩｘ／２（負荷の大きさＬがＬｘ／２）となるまでは第１スイッチング素子１６のみ駆動し、スイッチング電流値ＩｓがＩｘ／２（負荷の大きさＬがＬｘ／２）以上となれば第１スイッチング素子１６と第２スイッチング素子１７とを同時に駆動し、スイッチング電流値Ｉｓを第１スイッチング素子１６に流れる電流Ｉａと第２スイッチング素子１７に流れる電流Ｉｂとに分散する。尚、第１スイッチング素子１６および第２スイッチング素子１７が、本実施例のＩＧＢＴである場合は、それぞれに流れる電流がバランスするよう各スイッチング素子が動作するので、一方のスイッチング素子に電流が集中して流れることはない。
【００３４】
負荷の大きさが所定の値以上（本実施例ではＬｘ／２以上）となれば、第２スイッチング素子１７も駆動するので、図２に示すように、負荷が高くなりスイッチング電流値Ｉｓが大きくなってもシャント抵抗１８に加わる検出電圧値Ｖｆは最大でＶｙまでしか上昇しない。シャント抵抗１８が第１スイッチング素子１６のエミッタ端子あるいはコレクタ端子と整流回路１１の出力側との間に接続されている場合、本発明と同じ低負荷時の検出レベルを得ようとすれば電流検出手段での消費電力が大きくなって損失が増大するが、本発明ではシャント抵抗１８の抵抗値を大きくしても高負荷時の損失を低減できるのでシャント抵抗１８を小型化することができ、かつ、低負荷時の検出レベルを上げて安定した電源装置の制御を行うことができる。
【００３５】
次に、図３に示すフローチャートを用い、本発明における電源装置を備えた空気調和機１００の具体的な動作について、室外機制御手段２０での処理を交えて説明する。図３に示すフローチャートは、室外機制御手段２０のマイコン２１での処理の流れを説明するものであり、ＳＴはステップを表しこれに続く数字はステップの番号を表している。尚、図３では本発明に関わる処理を中心に説明しており、室外機１における四方弁の切り替えや、使用者の指示した設定温度に対応した圧縮機１５の回転数や各膨張弁の開度調整等、その他の処理の説明は省略している。
【００３６】
使用者がリモコンを操作して室内機３に運転開始指示を行って、あるいは、予約運転開始時間となって空気調和機１００の運転を開始すると、室内機３のスイッチ３０がオンして室外機１に電源が投入される。電源が投入されて起動したマイコン２１は、室外機１のコンバータ制御手段２５を起動する（ＳＴ１）。起動したコンバータ制御手段２５は、図示しない入力電圧検出手段で入力電圧を検出してこれを記憶する。また、コンバータ制御手段２５は、検出電圧値Ｖｆを検出して記憶する。尚、室外機制御手段２０が出力する個数信号は、初期値がＬｏ信号（０Ｖ）であるため、乗算器２７の乗数は「１」となっている。
【００３７】
次に、マイコン２１は、インバータ１４から現在の空気調和機１００の負荷の大きさを取り込む（ＳＴ２）。尚、マイコン２１は、取り込んだ負荷の大きさを記憶部２２に記憶する。次に、マイコン２１は、記憶した負荷の大きさに応じたスイッチング素子の駆動個数を決定する（ＳＴ３）。具体的には、マイコン２１は、取り込んだ負荷の大きさと、記憶部２２に記憶している負荷の閾値（負荷の大きさＬ：Ｌｘ／２）とを比べ、取り込んだ負荷が閾値より小さければ第１スイッチング素子１６のみ、閾値以上であれば第１スイッチング素子１６と第２スイッチング素子１７とを、スイッチングするように個数信号を出力する。
【００３８】
次に、マイコン２１は、決定した駆動スイッチング素子数に応じた個数信号をＡＮＤ回路２６および乗算器２７に出力する（ＳＴ４）。個数信号は、例えば、第１スイッチング素子１６のみ駆動する場合はＬｏ信号、第１スイッチング素子１６と第２スイッチング素子１７とを同時に駆動する場合はＨｉ信号とする。
ＳＴ４の処理を行ったマイコン２１は、ＳＴ２に処理を戻す。
【００３９】
個数信号が入力された乗算器２７は、シャント抵抗１８で検出した検出電圧Ｖｆに個数信号を乗じた入力電流算出信号をコンバータ制御手段２５に出力する。コンバータ制御手段２５は、入力電流算出信号を用いて昇圧コイル１２を流れる入力電流を算出する。コンバータ制御手段２５は、入力電流が擬似的に入力電圧と相似形となるよう、スイッチング信号を第１スイッチング素子１６とＡＮＤ回路２６とに出力する。
【００４０】
具体的には、コンバータ制御手段２５は、第１スイッチング素子１６およびＡＮＤ回路２６にＨｉのスイッチング信号を所定時間出力する。Ｈｉの信号が入力された第１スイッチング素子１６は所定時間オンする。また、ＡＮＤ回路２６は、室外機制御手段２０からＨｉ信号とコンバータ制御手段２５からのＨｉ信号とが入力されていれば、第２スイッチング素子１７にＨｉ信号を出力し、第１スイッチング素子１６は第１スイッチング素子１６と同じ時間オンする。
【００４１】
以上説明したように、本発明の電源装置では、電源装置の負荷の大きさに応じて駆動するスイッチング素子数を決定するので、スイッチング素子をオンした際に昇圧コイル１２を流れる電流が大きい場合は、第１スイッチング素子１６と第２スイッチング素子１７とを同時にオンすることでシャント抵抗１８に流れる電流Ｉｆを低減することができる。従って、低負荷時の電流検出手段での検出レベルを上げて低負荷時の制御を安定させるために電流検出手段の抵抗値を大きくしても、スイッチング電流の分散により高負荷時には電流検出手段での損失を低減することができる。さらには、電流検出手段での損失を低減することにより電流検出手段の小型化が行なえる。
【００４２】
また、本発明の電源装置を、本実施例で説明したような空気調和機に搭載すれば、空気調和機の負荷の大きさに応じて電源装置に備えられたスイッチング素子の駆動数を決定するので、高負荷時の電流検出手段での損失を低減することにより電流検出手段の小型化が行なえ、空気調和機の小型化が行える。また、高負荷時の電流検出手段での損失を低減することができるので、低負荷時の電流検出手段での検出レベルを上げることができ低負荷時の空調制御を安定させることができる。
【００４３】
尚、以上説明した実施例では、主スイッチング素子１個と副スイッチング素子１個とを備えた電源装置を例に挙げて説明したが、要求される負荷に対応したスイッチング電流値の最大値や電流検出手段に加わる電圧の上限値に応じて副スイッチング素子を２個以上としてもよい。また、電流検出手段としてシャント抵抗を備えた場合について説明したが、シャント抵抗に代えてカレントトランス等別の検出手段を使用してもよい。
【００４４】
また、駆動するスイッチング素子数の決定は室外機制御手段で行いこれに対応する個数信号をＡＮＤ回路２６および乗算器２７に出力する場合について説明したが、室外機１の電源装置にコンパレータを設け、一方の入力端子に電源装置の負荷に対応した信号が、他方の入力端子に駆動するスイッチング素子の個数を決定する閾値に対応した信号が、それぞれ入力されるようにし、比較結果をＡＮＤ回路２６および乗算器２７に出力することで、駆動するスイッチング素子の個数決定を室外機制御手段でソフトウェアを用いて実現するのではなくハードウェアを用いて実現してもよい。これにより、より高速な駆動スイッチング素子数切替えが可能になる。
【符号の説明】
【００４５】
１ 室外機
２ 交流電源
３ 室内機
４ 第１ライン
５ 第２ライン
１１ 整流回路
１２ 昇圧コイル
１３ ダイオード
１４ インバータ
１５ 圧縮機
１６ 第１スイッチング素子
１７ 第２スイッチング素子
１８ シャント抵抗
１９ 平滑コンデンサ
２０ 室外機制御手段
２１ マイコン
２２ 記憶部
２３ 通信部
２４ センサ入力部
２５ コンバータ制御手段
２６ ＡＮＤ回路
２７ 乗算器
３０ スイッチ
１００ 空気調和機
Ｉａ 第１スイッチング素子オン時に流れる電流値
Ｉｂ 第２スイッチング素子オン時に流れる電流値
１ｓ スイッチング電流値
Ｖｆ 検出電圧値
Ｉｘ 電源装置に流せる電流の設計上の上限値
Ｖｙ シャント抵抗に加わる電圧の設計上の上限値
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置およびこれを備えた空気調和機に関わり、より詳細には、高負荷時の電流検出手段での損失を低減することにより電流検出手段の小型化が行なえ、かつ、低負荷時の制御を安定させる電源装置およびこれを備えた空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、力率改善を目的としたスイッチングコンバータを備え、各種の電気機器に搭載される電源装置では、スイッチング素子の駆動を電源装置の入力側に流れる電流が擬似的に入力電圧の相似形となるよう制御し、入力電圧と電源装置の入力側に流れる電流との位相差を少なくすることによって力率改善を行っているものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の電源装置は、交流電源電圧を脈流電圧に整流する整流素子と、昇圧用チョークコイルと、スイッチング素子と、整流素子の出力側に並列接続され入力電圧を検出する入力電圧検出回路と、整流素子と負荷（スイッチング電源回路の出力端子に接続されるモータ等）との間に直列接続され昇圧用チョークコイルに流れる電流を検出する入力電流検出回路と、入力電圧検出回路や入力電流検出回路で検出した信号を入力しスイッチング素子をオンオフ制御する制御手段とを備えている。
【０００４】
制御手段は、昇圧用チョークコイルを流れる電流を検出し、これが擬似的に入力電圧の相似形となるようスイッチング素子の駆動を行う。そして、制御手段は、入力電流検出回路で検出した現在の電流値と目標電流値とを比較し、現在の電流値が目標電流値より低い場合は、スイッチング素子をオンとして現在の電流値が目標電流値となるよう制御する。これにより、負荷に応じた大きさの入力電流を供給するとともに、入力電圧と入力電流との位相差を低減して力率改善を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−８４３５５号公報（第４〜６頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記説明したスイッチング電源回路において、例えば、入力電流検出手段にシャント抵抗を使用する際、負荷が小さい場合はスイッチング素子をオンする時間が短く制御される。この時に流れるスイッチング電流値が小さくなるため、入力電流検出手段での検出レベルが小さくなって電流を正確に検出できず、制御が不安定となる虞がある。従って、低負荷時において安定した制御をおこなうためには、シャント抵抗の抵抗値を大きくして入力電流検出手段での検出レベルを上げる必要がある。しかしながら、シャント抵抗の抵抗値を大きくすると、大電流時のシャント抵抗での消費電力が大きくなって損失が増大するという問題があった。
【０００７】
本発明は以上述べた問題点を解決し、高負荷時の電流検出手段での損失を低減することにより電流検出手段の小型化が行なえ、かつ、低負荷時の制御を安定させる電源装置およびこれを備えた空気調和機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した課題を解決するために、本発明の電源装置は、整流回路と出力端との間にインダクタとダイオードとが直列接続され、インダクタとダイオードとの間には少なくとも２個のスイッチング素子が整流回路の出力側に対して並列接続されている。また、スイッチング動作時に常にオンオフ動作を行う１個のスイッチング素子に電流検出手段が直列接続されている。そして、電源装置の負荷の大きさに応じて駆動するスイッチング素子数を決定し、高負荷時のスイッチング電流を分散させる。
【発明の効果】
【０００９】
上記のように構成した電源装置では、電源装置の負荷の大きさに応じて駆動するスイッチング素子数を決定するので、高負荷時でスイッチング電流が大きい場合は、複数のスイッチング素子を同時にオンすることでスイッチング電流を分散させることができる。従って、低負荷時の電流検出手段での検出レベルを上げて低負荷時の制御を安定させるために電流検出手段の抵抗値を大きくしても、スイッチング電流の分散により高負荷時には電流検出手段での損失を低減することができる。さらには、電流検出手段での損失を低減することにより電流検出手段の小型化が行なえる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例である空気調和機の要部ブロック図である。
【図２】本発明の実施例における、スイッチング素子の駆動原理説明図である。
【図３】本発明の実施例における、室外機制御手段での処理を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。実施例としては、室外機と室内機とを有する空気調和機において、室外機に備えられた電源装置を例に挙げて説明する。尚、本発明は以下の実施形態に限定されることはなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
【実施例】
【００１２】
図１に示すように、本発明の空気調和機１００は、室外機１と室内機３とで構成されている。室外機１は、整流回路１１と、インダクタである昇圧コイル１２と、ダイオード１３と、インバータ１４と、圧縮機１５と、主スイッチング素子である第１スイッチング素子１６と、副スイッチング素子である第２スイッチング素子１７と、シャント抵抗１８と、平滑コンデンサ１９と、室外機制御手段２０と、コンバータ制御手段２５と、ＡＮＤ回路２６と、乗算器２７とを備えている。尚、コンバータ制御手段２５は、乗算器２７から後述する入力電流算出信号と空気調和機１００の負荷の大きさとを入力し、昇圧および力率改善を行う従来の回路で構成される。
【００１３】
尚、室外機１には、上記以外に熱交換器、アキュムレータ、四方弁や膨張弁等の弁類、排気ファン、冷媒配管、各種センサ等、室外機１の動作に必要な各種装置や部品が備えられているが、本発明に直接関係がないため詳細な説明は省略する。また、上述した構成のうち、インバータ１４および圧縮機１５（以下、個別に言及する必要がある場合を除き、これらを負荷と記載する）と室外機制御手段２０とを除いたもので室外機１の電源装置が構成される。また、インバータ１４には、インバータ１４の動作を制御する図示しないインバータ制御手段が備えられており、圧縮機１５（能力可変型圧縮機）に備えられた図示しない３相ブラシレスモータをＰＷＭ駆動している。インバータ制御手段は、例えば、ＰＷＭの駆動パルス幅で負荷の大きさ（高負荷／低負荷）を把握し、これを室外機制御手段２０に出力している。
【００１４】
整流回路１１は、交流電源２から供給される交流電源電圧を整流し脈流電圧を得る回路であり、ブリッジダイオード等で構成されている。図１に示すように、整流回路１２の入力側には第１ライン４および第２ライン５のそれぞれ一端が接続されている。また、第１ライン４および第２ライン５のそれぞれ他端は、室内機３内で交流電源２に接続されており、室内機３に備えられたスイッチ３０をオンすると、上述したように整流回路１１に交流電力が供給される。
【００１５】
整流回路１１の出力側の一端とインバータ１４の入力側の一端との間には、昇圧コイル１２とダイオード１３とが直列接続されている。また、第１スイッチング素子１６と第２スイッチング素子１７のコレクタ端子は昇圧コイル１２とダイオード１３との間に接続されている。第１スイッチング素子１６のエミッタ端子と整流回路１１の出力側の他端とインバータ１４の入力側の他端との間には、シャント抵抗１８が直列接続されている。第２スイッチング素子１７のエミッタ端子は整流回路１１の出力側の他端とインバータ１４の入力側の他端との間に接続されている。尚、インバータ１４の入力側の一端および他端とは、電源装置の出力端に対応する。
【００１６】
平滑コンデンサ１９は、一端がダイオード１３のカソード側とインバータ１４の入力側の一端との間に、他端が整流回路１１の出力側の他端とインバータ１４の入力側の他端との間に、それぞれ接続されている。
【００１７】
整流回路１１から出力された脈流電圧は、ダイオード１３を通過し平滑コンデンサ１９で平滑化される。一方、第１スイッチング素子１６がオンとなって昇圧コイル１２が短絡されることにより昇圧コイル１２に蓄えられたエネルギーは、第１スイッチング素子１６がオフとなって開放となった際にダイオード１３を通過して平滑コンデンサ１９の電圧に上乗せされることによって昇圧が行われる。インバータ１４は、入力した直流電圧を交流電圧に変換して圧縮機１５の図示しない３相ブラシレスモータを駆動する。
【００１８】
第１スイッチング素子１６および第２スイッチング素子１７は、同じ特性を有する絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下ＩＧＢＴ。と記載する）である。尚、本実施例では、第１スイッチング素子１６および第２スイッチング素子１７は同じ特性を有するＩＧＢＴを使用しているが、同じ特性を有するＭＯＳ−ＦＥＴ等、別のスイッチング素子であってもよく、また、特性が異なる２種類のスイッチング素子であってもよい。
図１に示すように、第１スイッチング素子１６のゲートはコンバータ制御手段２５に接続されている。また、第２スイッチング素子１７のゲートはＡＮＤ回路２６の出力端子に接続されている。
【００１９】
室外機制御手段２０は、室外機１の図示しない制御基板に設けられている。図１に示すように、室外機制御手段２０は、マイコン２１と、記憶部２２と、通信部２３と、センサ入力部２４とを備えている。マイコン２１には、室外機１の各センサからの検出信号がセンサ入力部２４を介して入力されるとともに、室内機３から送信される室外機１の制御内容を含んだ通信データが通信部２３を介して入力される。マイコン２１は、これら入力された各種情報に基づいてインバータ１４を制御する。
【００２０】
記憶部２２は、ＲＯＭやＲＡＭで構成されており、室外機１の制御プログラムや各センサからの検出信号に対応した検出値、現在の室外機１の設定情報等を記憶する。通信部２３は、室内機３との通信を行うインターフェイスである。センサ入力部２４は、各センサでの検出信号が入力される。
【００２１】
コンバータ制御手段２５には、図示しない入力電圧検出手段で検出した入力電圧が入力されるとともに、シャント抵抗１８で検出した電圧値Ｖｆが乗算器２７を介して入力される。また、コンバータ制御手段２５は室外機制御手段２０から、室外機制御手段２０が取り込んだ負荷の大きさに対応する電圧を入力する。コンバータ制御手段２５は、これら入力した信号により、電源装置の入力側を流れる電流が擬似的に入力電圧の相似形となるよう、スイッチング信号を出力する。
【００２２】
ＡＮＤ回路２６は、入力端子の一端が室外機制御手段２０に、他端が第１スイッチング素子１６のゲートとコンバータ制御手段２５とに、それぞれ接続されている。また、ＡＮＤ回路２６の出力端子は上述したように第２スイッチング素子１７のゲートに接続されている。ＡＮＤ回路２６は、コンバータ制御手段２５から出力されるスイッチング信号が入力され、室外機制御手段２０が出力するスイッチング素子の個数信号がＨｉ信号の場合、第２スイッチング素子１７のゲートにスイッチング信号を出力する。これにより第２スイッチング素子１７も第１スイッチング素子１６と同時にスイッチング駆動される。
【００２３】
乗算器２７は、入力端子の一端が第１スイッチング素子１６とシャント抵抗１８との間に接続され、他端がＡＮＤ回路２６と室外機制御手段２０との間に接続されている。また、乗算器２７の出力端子はコンバータ制御手段２５に接続されている。乗算器２７には、シャント抵抗１８で検出した検出電圧が入力される。また、乗算器２７には、室外機制御手段２０が出力した個数信号、つまり駆動するスイッチング素子数に対応した電圧（例えば、駆動するスイッチング素子数が１個であれば０Ｖ（Ｌｏ信号）と、２個であれば５Ｖ（Ｈｉ信号））が入力される。乗算器２７は、入力された駆動するスイッチング素子数に対応した電圧が０Ｖの場合は入力された検出電圧をそのまま、５Ｖの場合は入力された検出電圧を２倍とした電圧を、入力電流算出信号としてコンバータ制御手段２５に出力する。
【００２４】
室内機３は、上述したスイッチ３０以外に、熱交換器、送風ファン、冷媒配管、各種センサ、室内機制御手段等、室内機３の動作に必要な各種装置や部品を備えているが、本発明に直接関係がないため詳細な説明は省略する。
【００２５】
次に、図１および図２を用いて、本実施例による電源装置を備えた空気調和機１００において、空気調和機１００の負荷に対応しかつ電源装置の入力側を流れる電流が入力電圧の相似形となるよう、各スイッチング素子を駆動する際の原理、動作およびその効果について説明する。尚、シャント抵抗１８が本発明の電流検出手段である。
【００２６】
図２は、スイッチング素子の駆動原理を説明する図である。図２では、縦軸をシャント抵抗１８で検出した検出電圧値Ｖｆ、横軸をスイッチング素子がオンした際にスイッチング素子を流れるスイッチング電流値Ｉｓとしている。縦軸のＶｙは、シャント抵抗１８に加えることができる設計上の上限値を示している。横軸のＩｘは、昇圧コイル１２に流すことができる電流の設計上の上限値であり、この時、電源装置の負荷が最大となる。尚、横軸には、上述したスイッチング電流値Ｉｓと対応づけて電源装置の負荷の大きさＬを記載しており、負荷の最大値Ｌｘはスイッチング電流値Ｉｓの上限値Ｉｘに対応している。
【００２７】
図２に示すように、スイッチング電流値ＩｓがＩｘ／２より小さい時、つまり、負荷の大きさＬがＬｘ／２より小さい時は、駆動するスイッチング素子は第１スイッチング素子１６のみとしている。この時、スイッチング電流値Ｉｓは、第１スイッチング素子１６をオンした際に第１スイッチング素子１６に流れる電流値Ｉａと等しくなる。
【００２８】
また、スイッチング電流値ＩｓがＩｘ／２以上、つまり、つまり、負荷の大きさＬがＬｘ／２以上である時は、第１スイッチング素子１６と第２スイッチング素子１７とを同時に駆動する。この時、スイッチング電流値Ｉｓは、第１スイッチング素子１６をオンした際に第１スイッチング素子１６に流れる電流値Ｉａと第２スイッチング素子１７をオンした際に第２スイッチング素子１７に流れる電流値Ｉｂとを加えたものに等しくなる。
【００２９】
シャント抵抗１８の抵抗値は、昇圧コイル１２に流せる電流の設計上の上限値に基づいて決定される。背景技術で説明したように、一般的にシャント抵抗１８が第１スイッチング素子１６のエミッタ端子あるいはコレクタ端子と整流回路１１の出力側との間に接続されている場合は、シャント抵抗１８に加えることができる電圧が設計上の上限値となった時に、昇圧コイル１２に流すことができる電流が設計上の上限値となるよう、シャント抵抗１８の抵抗値が設定される。
【００３０】
昇圧コイル１２に流すことができる電流の設計上の上限値は、電源装置の仕様から決定される昇圧コイル１２により決まる。また、シャント抵抗１８での電圧検出レベルは、シャント抵抗１８の抵抗値の大きさで決まる。シャント抵抗１８の抵抗値が大きい場合は、昇圧コイル１２に流れる電流が大きくなるほどシャント抵抗１８での消費電力が大きくなる、つまりはシャント抵抗１８での損失が大きくなるので、損失を抑えるためにはシャント抵抗１８の抵抗値をできるだけ小さくする必要がある。しかし、シャント抵抗１８の抵抗値を小さくすると、電源装置の負荷が低くなる、つまり、昇圧コイル１２に流れる電流が小さくなるほどシャント抵抗１８での検出レベル（検出電圧値Ｖｆのレベル）が小さくなって、シャント抵抗１８で電圧を正確に検出できなくなる。
【００３１】
電源装置では、入力電圧検出手段で検出した入力電圧と昇圧コイルを流れる電流を検出して取り込み、電源装置の入力側を流れる電流が擬似的に入力電圧の相似形となるようスイッチング素子をスイッチングする。従って、昇圧コイル１２を流れる電流が正確に検出できないと、制御が不安定となる虞がある。
以上のことから、電源装置では、低負荷時つまり昇圧コイル１２に流れる電流が小さい時はシャント抵抗１８の抵抗値を高くして電圧検出レベルを上げるとともに、高負荷時つまり昇圧コイル１２に流れる電流が大きい時はシャント抵抗に流れる電流を小さくして消費電力を小さく（損失を小さく）することが望まれる。
【００３２】
そこで本実施例では、常にスイッチング動作を行う第１スイッチング素子１６にシャント抵抗１８を直列接続し、シャント抵抗１８に加わる検出電圧値Ｖｆを検出する。また、シャント抵抗１８の抵抗値は、スイッチング電流値Ｉｓが上限値Ｉｘの半値であるＩｘ／２の時に検出電圧値ＶｆがＶｙとなる抵抗値とする。
【００３３】
上記のように構成し、シャント抵抗１８を流れる電流ではなく負荷の大きさＬに応じて駆動するスイッチング素子数を決定する。具体的には、図２に示すように、スイッチング電流値ＩｓがＩｘ／２（負荷の大きさＬがＬｘ／２）となるまでは第１スイッチング素子１６のみ駆動し、スイッチング電流値ＩｓがＩｘ／２（負荷の大きさＬがＬｘ／２）以上となれば第１スイッチング素子１６と第２スイッチング素子１７とを同時に駆動し、スイッチング電流値Ｉｓを第１スイッチング素子１６に流れる電流Ｉａと第２スイッチング素子１７に流れる電流Ｉｂとに分散する。尚、第１スイッチング素子１６および第２スイッチング素子１７が、本実施例のＩＧＢＴである場合は、それぞれに流れる電流がバランスするよう各スイッチング素子が動作するので、一方のスイッチング素子に電流が集中して流れることはない。
【００３４】
負荷の大きさが所定の値以上（本実施例ではＬｘ／２以上）となれば、第２スイッチング素子１７も駆動するので、図２に示すように、負荷が高くなりスイッチング電流値Ｉｓが大きくなってもシャント抵抗１８に加わる検出電圧値Ｖｆは最大でＶｙまでしか上昇しない。シャント抵抗１８が第１スイッチング素子１６のエミッタ端子あるいはコレクタ端子と整流回路１１の出力側との間に接続されている場合、本発明と同じ低負荷時の検出レベルを得ようとすれば電流検出手段での消費電力が大きくなって損失が増大するが、本発明ではシャント抵抗１８の抵抗値を大きくしても高負荷時の損失を低減できるのでシャント抵抗１８を小型化することができ、かつ、低負荷時の検出レベルを上げて安定した電源装置の制御を行うことができる。
【００３５】
次に、図３に示すフローチャートを用い、本発明における電源装置を備えた空気調和機１００の具体的な動作について、室外機制御手段２０での処理を交えて説明する。図３に示すフローチャートは、室外機制御手段２０のマイコン２１での処理の流れを説明するものであり、ＳＴはステップを表しこれに続く数字はステップの番号を表している。尚、図３では本発明に関わる処理を中心に説明しており、室外機１における四方弁の切り替えや、使用者の指示した設定温度に対応した圧縮機１５の回転数や各膨張弁の開度調整等、その他の処理の説明は省略している。
【００３６】
使用者がリモコンを操作して室内機３に運転開始指示を行って、あるいは、予約運転開始時間となって空気調和機１００の運転を開始すると、室内機３のスイッチ３０がオンして室外機１に電源が投入される。電源が投入されて起動したマイコン２１は、室外機１のコンバータ制御手段２５を起動する（ＳＴ１）。起動したコンバータ制御手段２５は、図示しない入力電圧検出手段で入力電圧を検出してこれを記憶する。また、コンバータ制御手段２５は、検出電圧値Ｖｆを検出して記憶する。尚、室外機制御手段２０が出力する個数信号は、初期値がＬｏ信号（０Ｖ）であるため、乗算器２７の乗数は「１」となっている。
【００３７】
次に、マイコン２１は、インバータ１４から現在の空気調和機１００の負荷の大きさを取り込む（ＳＴ２）。尚、マイコン２１は、取り込んだ負荷の大きさを記憶部２２に記憶する。次に、マイコン２１は、記憶した負荷の大きさに応じたスイッチング素子の駆動個数を決定する（ＳＴ３）。具体的には、マイコン２１は、取り込んだ負荷の大きさと、記憶部２２に記憶している負荷の閾値（負荷の大きさＬ：Ｌｘ／２）とを比べ、取り込んだ負荷が閾値より小さければ第１スイッチング素子１６のみ、閾値以上であれば第１スイッチング素子１６と第２スイッチング素子１７とを、スイッチングするように個数信号を出力する。
【００３８】
次に、マイコン２１は、決定した駆動スイッチング素子数に応じた個数信号をＡＮＤ回路２６および乗算器２７に出力する（ＳＴ４）。個数信号は、例えば、第１スイッチング素子１６のみ駆動する場合はＬｏ信号、第１スイッチング素子１６と第２スイッチング素子１７とを同時に駆動する場合はＨｉ信号とする。
ＳＴ４の処理を行ったマイコン２１は、ＳＴ２に処理を戻す。
【００３９】
個数信号が入力された乗算器２７は、シャント抵抗１８で検出した検出電圧Ｖｆに個数信号を乗じた入力電流算出信号をコンバータ制御手段２５に出力する。コンバータ制御手段２５は、入力電流算出信号を用いて昇圧コイル１２を流れる入力電流を算出する。コンバータ制御手段２５は、入力電流が擬似的に入力電圧と相似形となるよう、スイッチング信号を第１スイッチング素子１６とＡＮＤ回路２６とに出力する。
【００４０】
具体的には、コンバータ制御手段２５は、第１スイッチング素子１６およびＡＮＤ回路２６にＨｉのスイッチング信号を所定時間出力する。Ｈｉの信号が入力された第１スイッチング素子１６は所定時間オンする。また、ＡＮＤ回路２６は、室外機制御手段２０からＨｉ信号とコンバータ制御手段２５からのＨｉ信号とが入力されていれば、第２スイッチング素子１７にＨｉ信号を出力し、第１スイッチング素子１６は第１スイッチング素子１６と同じ時間オンする。
【００４１】
以上説明したように、本発明の電源装置では、電源装置の負荷の大きさに応じて駆動するスイッチング素子数を決定するので、スイッチング素子をオンした際に昇圧コイル１２を流れる電流が大きい場合は、第１スイッチング素子１６と第２スイッチング素子１７とを同時にオンすることでシャント抵抗１８に流れる電流Ｉｆを低減することができる。従って、低負荷時の電流検出手段での検出レベルを上げて低負荷時の制御を安定させるために電流検出手段の抵抗値を大きくしても、スイッチング電流の分散により高負荷時には電流検出手段での損失を低減することができる。さらには、電流検出手段での損失を低減することにより電流検出手段の小型化が行なえる。
【００４２】
また、本発明の電源装置を、本実施例で説明したような空気調和機に搭載すれば、空気調和機の負荷の大きさに応じて電源装置に備えられたスイッチング素子の駆動数を決定するので、高負荷時の電流検出手段での損失を低減することにより電流検出手段の小型化が行なえ、空気調和機の小型化が行える。また、高負荷時の電流検出手段での損失を低減することができるので、低負荷時の電流検出手段での検出レベルを上げることができ低負荷時の空調制御を安定させることができる。
【００４３】
尚、以上説明した実施例では、主スイッチング素子１個と副スイッチング素子１個とを備えた電源装置を例に挙げて説明したが、要求される負荷に対応したスイッチング電流値の最大値や電流検出手段に加わる電圧の上限値に応じて副スイッチング素子を２個以上としてもよい。また、電流検出手段としてシャント抵抗を備えた場合について説明したが、シャント抵抗に代えてカレントトランス等別の検出手段を使用してもよい。
【００４４】
また、駆動するスイッチング素子数の決定は室外機制御手段で行いこれに対応する個数信号をＡＮＤ回路２６および乗算器２７に出力する場合について説明したが、室外機１の電源装置にコンパレータを設け、一方の入力端子に電源装置の負荷に対応した信号が、他方の入力端子に駆動するスイッチング素子の個数を決定する閾値に対応した信号が、それぞれ入力されるようにし、比較結果をＡＮＤ回路２６および乗算器２７に出力することで、駆動するスイッチング素子の個数決定を室外機制御手段でソフトウェアを用いて実現するのではなくハードウェアを用いて実現してもよい。これにより、より高速な駆動スイッチング素子数切替えが可能になる。
【符号の説明】
【００４５】
１ 室外機
２ 交流電源
３ 室内機
４ 第１ライン
５ 第２ライン
１１ 整流回路
１２ 昇圧コイル
１３ ダイオード
１４ インバータ
１５ 圧縮機
１６ 第１スイッチング素子
１７ 第２スイッチング素子
１８ シャント抵抗
１９ 平滑コンデンサ
２０ 室外機制御手段
２１ マイコン
２２ 記憶部
２３ 通信部
２４ センサ入力部
２５ コンバータ制御手段
２６ ＡＮＤ回路
２７ 乗算器
３０ スイッチ
１００ 空気調和機
Ｉａ 第１スイッチング素子オン時に流れる電流値
Ｉｂ 第２スイッチング素子オン時に流れる電流値
１ｓ スイッチング電流値
Ｖｆ 検出電圧値
Ｉｘ 電源装置に流せる電流の設計上の上限値
Ｖｙ シャント抵抗に加わる電圧の設計上の上限値
【特許請求の範囲】
【請求項１】
整流回路と、インダクタと、ダイオードと、平滑コンデンサと、前記インダクタをスイッチングする複数のスイッチング素子と、電流検出手段とを備えた電源装置であって、
複数の前記スイッチング素子は、スイッチング動作時に常にスイッチングする主スイッチング素子と、複数の副スイッチング素子とで構成され、
前記インダクタおよび前記ダイオードは、前記整流回路の出力側の一端と前記電源装置の一方の出力端との間に直列接続され、
前記主スイッチング素子と前記電流検出手段とは各々の一端が接続されるとともに、前記主スイッチング素子の他端は前記インダクタと前記ダイオードとの間に、前記電流検出手段の他端は前記整流回路の出力側の他端に、それぞれ接続され、
複数の前記副スイッチング素子は、一端が前記インダクタと前記ダイオードとの間に、他端が前記整流回路の出力側の他端に、それぞれ接続され、
前記平滑コンデンサは、一端が前記ダイオードのカソード側に、他端が他端が前記整流回路の出力側の他端に、それぞれ接続され、
前記電源装置に接続される負荷の大きさに対応してスイッチングする前記副スイッチング素子の個数を決定することを特徴とする電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電源装置を備えたことを特徴とする空気調和機。
【請求項１】
整流回路と、インダクタと、ダイオードと、平滑コンデンサと、前記インダクタをスイッチングする複数のスイッチング素子と、電流検出手段とを備えた電源装置であって、
複数の前記スイッチング素子は、スイッチング動作時に常にスイッチングする主スイッチング素子と、複数の副スイッチング素子とで構成され、
前記インダクタおよび前記ダイオードは、前記整流回路の出力側の一端と前記電源装置の一方の出力端との間に直列接続され、
前記主スイッチング素子と前記電流検出手段とは各々の一端が接続されるとともに、前記主スイッチング素子の他端は前記インダクタと前記ダイオードとの間に、前記電流検出手段の他端は前記整流回路の出力側の他端に、それぞれ接続され、
複数の前記副スイッチング素子は、一端が前記インダクタと前記ダイオードとの間に、他端が前記整流回路の出力側の他端に、それぞれ接続され、
前記平滑コンデンサは、一端が前記ダイオードのカソード側に、他端が他端が前記整流回路の出力側の他端に、それぞれ接続され、
前記電源装置に接続される負荷の大きさに対応してスイッチングする前記副スイッチング素子の個数を決定することを特徴とする電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電源装置を備えたことを特徴とする空気調和機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１５１９５３（Ｐ２０１２−１５１９５３Ａ）
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７６３９（Ｐ２０１１−７６３９）
【出願日】平成２３年１月１８日（２０１１．１．１８）
【出願人】（０００００６６１１）株式会社富士通ゼネラル (1,266)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１８日（２０１１．１．１８）
【出願人】（０００００６６１１）株式会社富士通ゼネラル (1,266)
【Ｆターム（参考）】
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