JP2000014131A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電源装置の昇圧回路に設けられるリアクトル
素子の容量の軽減を図る。 【解決手段】 電源装置４２に設けられている昇圧回路
４８は、リアクトル６８と並列にダイオード８６が設け
られており、このダイオード８６を流れる電流によって
コンデンサ７４を充電できるようになっている。これに
より、スイッチング信号ＳＴ1 が停止し、ＩＧＢＴ７０
の駆動が停止しているときに、ダイオード８６を流れる
電流によって予め充電されたコンデンサ７４を、ＩＧＢ
Ｔの駆動によってリアクトルを流れる電流によって充電
できるので、リアクトルの容量の軽減を図ることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、交流電力を直流電
力に変換する電源装置に関する。詳細には、インバータ
制御によってモータの回転制御を行なうときに、整流回
路と昇圧回路によって交流電力を所望の電圧の直流電力
に変換して出力する電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】冷凍サイクルによって冷暖房を行なう空
気調和機（エアコン）では、冷暖房能力を調整するとき
に、コンプレッサの回転数を変更するものがある。すな
わち、エアコンでは、コンプレッサの回転数を下げるこ
とにより冷暖房能力が下がり、コンプレッサの回転数を
高くすることにより冷暖房能力が高くなる。このような
エアコンでは、コンプレッサの回転数の制御範囲、すな
わち、コンプレッサモータの運転周波数の制御範囲を広
げることにより、冷暖房能力の制御範囲を大きくするこ
とができる。

【０００３】一方、エアコンでは、コンプレッサモータ
（直流電動機を用いた場合）の回転数の制御を行なうた
めに昇圧回路を設け、この昇圧回路によってコンプレッ
サへ供給する直流電圧を変更するものがある。

【０００４】一般に昇圧回路は、リアクトルとスイッチ
ングデバイス、それにダイオードを備え、スイッチング
デバイスをオンして、リアクトルの出力側の電路を短絡
してリアクトル素子に直流電力を流し、リアクトルにエ
ネルギーを蓄えた後、スイッチングデバイスをオフす
る。これにより、リアクトルに発生した電圧を入力電圧
に加算してコンデンサに充電させることにより、入力直
流電圧を所定の電圧に昇圧する。

【０００５】このとき、スイッチングデバイスのオン時
間の比率（デューティ比又は通流率）を制御することに
より、昇圧回路の前段の整流回路に入力される交流の入
力電流の波形及び電流値を制御することができ、これに
より、力率改善と共に出力する直流電圧を制御すること
ができる。このような出力電圧の制御は、ＰＡＭ（Puls
e Amplitude Modulation ：パルス振幅変調）制御によ
って行われる。

【０００６】ところで、昇圧回路では、大きな電力を得
るためには、リアクトルに大きなエネルギーを蓄積する
必要があり、このために容量の大きなリアクトルを必要
とすると共に、容量の増加に応じてリアクトルも大型化
してしまうと言う問題がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事実に鑑
みてなされたものであり、昇圧回路に設けるリアクトル
の容量の軽減が可能な電源装置を提案することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明は、交流電力を整流して直流電力に変換する整
流回路と、前記整流回路の一対の出力端子から出力され
た電力を昇圧して出力する昇圧回路と、所定周期のパル
ス信号によってスイッチング素子をオンすることによ
り、前記整流回路から出力される電力をリアクトル素子
に蓄積したのち、スイッチング素子をオフすることによ
りリアクトル素子に蓄積した電力でコンデンサを充電し
て所定の電圧に昇圧する昇圧回路と、前記所定周期のパ
ルス信号を所定のタイミングでスイッチング信号として
出力及び出力を停止する制御手段と、前記整流回路から
出力された電力が前記リアクトル素子をバイパスするよ
うに前記昇圧回路に設けられたバイパス手段と、を含む
ことを特徴とする。

【０００９】この発明によれば、所定周期のスイッチン
グ信号によってスイッチング素子をオン／オフする。リ
アクトル素子は、スイッチング素子がオンしているとき
にエネルギーを蓄積し、スイッチング素子がオフするこ
とにより蓄積したエネルギーによってコンデンサを充電
する。

【００１０】一方、スイッチング信号の送出を停止し、
スイッチング素子の駆動を停止したときには、リアクト
ル素子を流れる電流が減少する。このとき、コンデンサ
の充電電圧が低下すると、バイパス手段を電流が流れて
コンデンサを充電する。

【００１１】これにより、スイッチング素子を駆動した
ときに、リアクトル素子を流れた電流によるコンデンサ
の充電量を減らすことができるので、リアクトルに大き
なエネルギーを蓄積する必要が無くなり、リアクトルの
容量を軽減することができる。

【００１２】また、リアクトル素子の容量を軽減するこ
とにより、リアクトル素子の小型化が可能となり、これ
により電源装置の小型化を達成できる。

【００１３】このような本発明では、前記昇圧回路から
出力される直流電力をスイッチング信号によって駆動さ
れるスイッチング素子のオン／オフに応じて出力するイ
ンバータ回路を含み、前記制御手段が、前記インバータ
回路のスイッチング素子を駆動するスイッチング信号に
前記昇圧回路のスイッチング素子を駆動するスイッチン
グ信号を同期させて出力するものであっても良い。

【００１４】すなわち、昇圧回路から出力された電圧を
インバータ制御して出力するインバータ回路を設けてい
るいるときに、所定のタイミングで昇圧回路のスイッチ
ング素子へのスイッチング信号の出力を開始するとき
に、このスイッチング信号をインバータ回路のスイッチ
ング信号に同期させる。

【００１５】また、本発明では、前記バイパス手段が、
前記リアクトル素子と並列接続されたダイオードであっ
ても良い。すなわち、バイパス手段としては、ダイオー
ド等の一定方向への電流の流れを許容する素子を用いて
低コストで簡単に形成することができる。

【００１６】これにより、リアクトル素子の容量の軽減
を図るために追加する部品によって電源装置のコストア
ップを招いてしまうのを防止することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照しながら、本発
明の実施の形態を説明する。図１には、本実施の形態に
適用した空気調和機（以下「エアコン１０」と言う）の
冷凍サイクルを示している。

【００１８】このエアコン１０は、被空調室に設置され
る室内ユニット１２と室外に設置される室外ユニット１
４によって構成されており、室内ユニット１２と室外ユ
ニット１４とは、冷媒を循環させる太管の冷媒配管１６
Ａと、細管の冷媒配管１６Ｂとで接続されている。

【００１９】室内ユニット１２には、熱交換器１８が設
けられており、冷媒配管１６Ａ、１６Ｂのそれぞれの一
端がこの熱交換器１８に接続されている。また、冷媒配
管１６Ａの他端は、室外ユニット１４のバルブ２０Ａ、
マフラー２２Ａを介して四方弁２４に接続されている。
この四方弁２４は、アキュムレータ２８及びマフラー２
２Ｂを介してコンプレッサ２６に接続されている。

【００２０】さらに、室外ユニット１４には、熱交換器
３０が設けられている。この熱交換器３０は、一方が四
方弁２４に接続され、他方がキャピラリチューブ３２、
ストレーナ３４、モジュレータ３８を介してバルブ２０
Ｂに接続されている。また、ストレーナ３４とモジュレ
ータ３８の間には、電動膨張弁３６が設けられ、バルブ
２０Ｂには、冷媒配管１６Ｂの他端が接続されている。
これによって、室内ユニット１２と室外ユニット１４の
間に冷凍サイクルを形成する冷媒の密閉された循環路が
構成されている。

【００２１】エアコン１０は、コンプレッサ２６と一体
に設けているコンプレッサモータ４０の回転駆動によっ
てコンプレッサ２６が運転されると、この冷凍サイクル
中を冷媒が循環される。このとき、エアコン１０では、
運転モード（冷房モード又は暖房モード）に応じて四方
弁２４が切換えられ、電動膨張弁３６の弁開度を制御す
ることにより、冷媒の蒸発温度が調整される。なお、図
２では矢印によって暖房運転時（暖房モード）と冷房運
転時（冷房モードまたはドライモード）の冷媒の流れを
示している。

【００２２】冷房モードでは、コンプレッサ２６によっ
て圧縮された冷媒が熱交換器３０へ供給されることによ
り液化され、この液化された冷媒が室内ユニット１２の
熱交換器１８で気化することにより、熱交換器１８を通
過する空気を冷却する。また、暖房モードでは、逆に、
コンプレッサ２６によって圧縮された冷媒が、室内ユニ
ット１２の熱交換器１８で凝縮されることにより放熱
し、この冷媒が放熱した熱で熱交換器１８を通過する空
気を加熱する。

【００２３】室内ユニット１２は、送風用に設けられて
いるクロスフローファンによって室内ユニット１２に吸
引した空気を室内へ吹出すときに熱交換器１８を通過さ
せ温調する。これにより、室内ユニット１２から吹出さ
れる空気によって室内が空調される。

【００２４】図１に示されるように、室外ユニット１４
には、コンプレッサモータ４０を駆動する電源装置４２
と共に、この電源装置４２を制御することによりコンプ
レッサモータ４０の回転を制御するマイコン４４が設け
られている。

【００２５】このマイコン４４は、例えばシリアル通信
等によって室内ユニット１２に設けられている図示しな
いマイコンと接続されており、この室内ユニット１２の
マイコンからの信号に基づいて作動する。

【００２６】なお、マイコン４４は、室内ユニット１２
のマイコンから送出された信号及び外気温度を検出する
外気温度センサ、コンプレッサ２６の温度を検出するコ
ンプレッサ温度センサ、熱交換器３０のコイル温度を検
出するコイル温度センサ等の検出結果に基づいてコンプ
レッサモータ４０と共に、四方弁、電動膨張弁３６、熱
交換器３０を冷却する冷却ファン等の駆動を制御する。

【００２７】室外ユニット１４に設けられている電源装
置４２は、整流回路４６、昇圧回路４８を備えており、
交流電源５０から整流回路４６に供給された交流電力
は、昇圧回路４８からインバータ回路５２へ出力され
る。また、コンプレッサモータ４０は、このインバータ
回路５２から出力される電力によって回転駆動される。

【００２８】整流回路４６には、ダイオード５４をブリ
ッジ状に接続した整流器５６が設けられており、この整
流器５６の入力端子５８Ａ、５８Ｂにチョークコイル６
０を介して、交流電源５０が接続される。本実施の形態
に適用したエアコン１０の室外ユニット１４は、交流電
源５０から単相１００Ｖ又は単相２００Ｖの交流電力が
供給されることにより運転される。

【００２９】整流器５６の出力端子６２Ａ、６２Ｂの間
には、同一容量のコンデンサ６４、６６が直列接続され
ている。また、整流回路４６には、リレー８４が設けら
れており、このリレー８４の接点８４Ａが、整流回路４
６の一方の入力端子５８Ｂとコンデンサ６４、６６の接
続点６５とに接続されている。このリレー８４のコイル
８４Ｂはマイコン４４に接続されており、マイコン４４
は、整流回路４６に接続された交流電源５０の電圧を検
出し、交流電源５０の電圧が２００Ｖのときにはリレー
８４の接点８４Ａを開放し、交流電源５０の電圧が１０
０Ｖのときにはリレー８４の接点８４Ａを閉じる。

【００３０】整流回路４６は、リレー８４の接点８４Ａ
が開放された状態では、ブリッジ接続されたダイオード
５４によって両波整流回路が形成され、これにより、交
流電源５０から供給される交流電圧を両波整流した後
に、コンデンサ６４、６６によって平滑化して出力す
る。また、整流回路４６は、リレー８４が駆動されて接
点８４Ａが閉じられることにより、入力端子５８Ｂとコ
ンデンサ６４、６６の間の接続点６５が接続され、倍電
圧両波整流回路が形成され、交流電圧を倍電圧整流して
出力する。

【００３１】これにより、整流回路４６は、交流電圧が
２００Ｖであっても１００Ｖであっても、略一定の出力
電圧Ｖd （例えば約２６０Ｖ〜２８０Ｖ）を出力する。
昇圧回路４８は、この整流回路４６の出力電圧Ｖd を、
約３００Ｖ以上に昇圧して出力する。

【００３２】昇圧回路４８は、リアクトル素子として設
けられているリアクトル６８、スイッチング素子として
設けられているＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Tra
nsistor ）７０、ダイオード７２及びコンデンサ７４を
含む一般的構成が用いられている。この昇圧回路４８で
は、所定周期のスイッチング信号によってＩＧＢＴ７０
をオンしたときにリアクトル６８に整流回路４６から出
力された直流電力が流れてエネルギーが蓄え、ＩＧＢＴ
７０をオフしたときにリアクトル６８に蓄えられたエネ
ルギーに応じた電圧が整流回路４６から出力された直流
電力の電圧に加算されてコンデンサ７４を充電する。こ
のコンデンサ７４に充電された電圧がスイッチング信号
に基づいて昇圧された出力電圧Ｖ0 として出力される。

【００３３】ＩＧＢＴ７０は、駆動回路７６を介してマ
イコン４４に接続されており、マイコン４４から出力さ
れるスイッチング信号ＳＴ1 によってオン／オフされ
る。このときマイコン４４は、昇圧回路４８のＩＧＢＴ
７０のオン時間の比率（デューティ比又は通流率）を制
御することにより、昇圧回路４８の出力電圧Ｖ0 を制御
する。すなわち、マイコン４４は、ＰＡＭ（Pulse Amp
litude Modulation ：パルス振幅変調）制御によって昇
圧回路４８の出力電圧Ｖ0 を制御している。

【００３４】また、電源装置４２では、ＩＧＢＴ７０の
オンとなる位相の範囲を制御することにより、昇圧回路
４８の前段の整流回路４６に入力される交流電源５０か
らの入力電流及び波形を制御することができる。マイコ
ン４４は、整流回路４６への入力電圧（交流電圧）及び
入力電流（交流電流）の位相に基づいてＩＧＢＴ７０を
制御することにより、力率改善（例えば０．９４〜０．
９７）を図っている。

【００３５】すなわち、マイコン４４には、電源電圧検
出回路７８及び電源電流検出回路８０が接続されてお
り、マイコン４４は、この電源電圧検出回路７８と電源
電流検出回路８０によって交流電源５０の電圧及び電流
と共にそれぞれの位相を検出し、この検出結果に基づい
てスイッチングＴｒ７０を制御する。

【００３６】このとき、例えば図３（Ａ）乃至図３
（Ｄ）に示されるように、マイコン４４は、交流電圧Ｖ
i （図３（Ａ）参照）に基づいた位相信号（図３（Ｂ）
参照）を読み込み、この位相信号から交流電圧のゼロク
ロス点を検出すると、このゼロクロス点に対して所定の
タイミング（例えば位相角θが、６０°〜７０°）で、
スイッチング信号ＳＴ1 （図３（Ｃ）参照）を出力す
る。このスイッチング信号ＳＴ1 としては、例えば１７
ｋHzのパルスを用い、所定の出力電圧Ｖ0 が得られるよ
うにパルス幅を制御する。また、このスイッチング信号
ＳＴ1 は、交流電流Ｉi （図３（Ｄ）参照）のゼロクロ
スを検出したときに停止させる。

【００３７】図３（Ｅ）に示されるように、リアクトル
６８を流れる電流Ｌi は、スイッチング信号ＳＴ1 が出
力されることにより、電流値が増加し、この電流値の変
化によって交流電流Ｉi の波形及び交流電流Ｉi の位相
が変化する。したがって、スイッチング信号ＳＴ1 のタ
イミングによって交流電圧Ｖi と交流電流Ｉi の位相を
一致させることができる。

【００３８】マイコン４４では、交流電圧Ｖi に対して
スイッチングＴｒ７０の動作開始タイミングを調整する
ことにより、力率が最適（例えば約０．９２〜０．９
３）となるようにしている。これにより、室外ユニット
１４での効率的な電力利用が可能となるようにしてい
る。なお、昇圧回路４８等を用いた電流波形及び力率の
制御は、従来公知の一般的方法を用いることができ、本
実施の形態では詳細な説明を省略する。

【００３９】ところで、図１に示されるように、昇圧回
路４８の出力電圧Ｖ0 は、インバータ回路５２へ入力さ
れ、このインバータ回路５２から出力される電力によっ
てコンプレッサモータ４０が駆動される。このインバー
タ回路５２は、マイコン４４に接続されており、マイコ
ン４４から出力されるスイッチング信号ＳＴ2 に応じ
て、インバータ回路５２に設けられているスイッチング
素子をオン／オフ駆動する。

【００４０】コンプレッサモータ４０としては、ＤＣブ
ラシレスモータを用いており、入力電圧の変化に応じて
回転数が変化する。したがって、スイッチング信号のデ
ューティ比に応じた電圧がインバータ回路５２からコン
プレッサモータ４０へ出力されることにより、コンプレ
ッサモータ４０は、この電圧に応じた回転数で回転駆動
する。また、インバータ回路５２の出力電圧は、スイッ
チング信号ＳＴ2 のデューティ比を一定としたときは、
昇圧回路４８の出力電圧Ｖ0 に応じて変化させることが
できる。

【００４１】すなわち、マイコン４４は、ＰＷＭ制御と
ＰＡＭ制御によってコンプレッサモータ４０の回転数を
制御している。なお、マイコン４４では、スイッチング
信号ＳＴ2 に同期させてスイッチング信号ＳＴ1 を出力
している。すなわち、スイッチング信号ＳＴ1 、ＳＴ2
は同一周期でデューティ比が異なっている。

【００４２】マイコン４４は、コンプレッサモータ４０
の回転数が低い領域では、昇圧回路４８の出力電圧Ｖ0
を所定値に保ち、ＰＷＭ制御によってコンプレッサモー
タ４０の回転数を制御し、コンプレッサモータ４０の回
転数が高く、ＰＷＭ制御の範囲を超える領域では、昇圧
回路４８の出力電圧Ｖ0 によってコンプレッサモータ４
０の回転数を制御するＰＡＭ制御を行なうようにしてい
る。なお、マイコン４４には、コンプレッサモータ４０
の回転数を検出する回転数検出回路８２が接続されてお
り、この回転数検出回路８２によって検出したコンプレ
ッサモータ４０の回転数が所望の回転数となるようにフ
ィードバック制御を行なっている。

【００４３】このように、エアコン１０では、ＰＷＭ制
御とＰＡＭ制御を用いることにより、最適な力率に保ち
ながらコンプレッサモータ４０の回転数の制御範囲を広
げており、これにより、エアコン１０の冷暖房能力の調
整範囲が広げられ、室内の空調状態に応じた適切な空調
能力で空調運転を行なうことができるようになってい
る。

【００４４】一方、昇圧回路４８には、バイパス手段と
してダイオード８６が設けられている。このダイオード
８６は、直列接続されているリアクトル６８とダイオー
ド７２に並列に設けられており、リアクトル６８を介さ
ずに整流回路４６から出力される電力によってコンデン
サ７４を充電できるようになっている。

【００４５】このダイオード８６には、コンデンサ７４
の充電電圧に応じて電流が流れる。すなわち、図３
（Ｃ）、図３（Ｅ）及び図３（Ｆ）に示されるように、
リアクトル６８を流れる電流Ｌi によってコンデンサ７
４が充電されて、整流回路４６の出力電圧Ｖd より高い
電圧となっているときには、ダイオード８６には電流が
流れないが、ＩＧＢＴ７０の動作が停止することにより
コンデンサ７４が放電して電圧が下がると、ダイオード
８６を流れる電流によってコンデンサ７４が充電され
る。

【００４６】また、この電流ＩB は、ＩＧＢＴ７０のス
イッチング動作によってコンデンサ７４の充電が開始さ
れることにより減少し、さらに、コンデンサ７４の充電
電圧が整流回路４６の出力電圧Ｖd を越えることによ
り、ダイオード８６には、電流が流れなくなる（ＩB ＝
０）。

【００４７】すなわち、コンデンサ７４は、ＩＧＢＴ７
０のスイッチング動作が停止しているときに、ダイオー
ド８６を流れる電流ＩB によって充電され、ＩＧＢＴ７
０のスイッチング動作が開始されることにより、さら
に、リアクトル６８に蓄えられるエネルギーによって所
定の出力電圧Ｖ0 まで充電される。

【００４８】したがって、図４に示されるように、昇圧
回路４８では、ダイオード８６に電流ＩB が流れた後に
リアクトル６８に電流Ｌi が流れ、コンデンサ７４の充
放電が行われ、所定の出力電圧Ｖ0 が出力される。この
とき、電流Ｌi の増加に応じて電流ＩB が減少する。

【００４９】これにより、コンデンサ７４を出力電圧Ｖ
0 まで充電するためにリアクトル６８を流れる電流の量
を軽減することができるようにしている。

【００５０】以下に、本実施の形態の作用を説明する。

【００５１】エアコン１０は、図示しないリモコンスイ
ッチの操作によって、運転モード、設定温度等の運転条
件が設定され、運転／停止ボタンの操作によって運転開
始が指示されてると、室内ユニット１２に設けている図
示しないマイコンが、設定された運転条件に応じて室内
を空調するために必要な空調能力を演算し、この演算結
果に基づいてコンプレッサモータ４０の回転数を設定す
る。この後、室内ユニット１２に設けているマイコン
は、設定した回転数でコンプレッサモータ４０を駆動す
るように、室外ユニット１４に設けているマイコン４４
に指示する。

【００５２】マイコン４４は、室内ユニット１２のマイ
コンによって指示されたコンプレッサ２６の回転数が得
られるように昇圧回路４８及びインバータ回路５２を制
御しながらコンプレッサモータ４０を回転駆動する。こ
れにより、エアコン１０では、コンプレッサ２６で圧縮
された冷媒が冷凍サイクル中を循環され、室内ユニット
１２に設けている熱交換器１８を通過する空気を温調す
る。この室内ユニット１２の熱交換器１８を通過するこ
とにより温調された空気が、室内ユニット１２から吹出
されることにより、室内の空調が図られる。

【００５３】一方、マイコン４４では、コンプレッサ２
６を指示された回転数で回転するようにコンプレッサモ
ータ４０の回転数を制御している。この回転数の制御
は、例えば、コンプレッサモータ４０の回転数が予め設
定している所定の回転数よりも低いときには、電源装置
４２の昇圧回路４８から出力する出力電圧Ｖ0 を一定
（例えば３００Ｖ）にし、スイッチング信号ＳＴ2 を制
御することにより、インバータ回路５２に設けているス
イッチング素子を駆動するスイッチング信号ＳＴ2によ
ってコンプレッサモータ４０の駆動電圧を制御する。す
なわち、スイッチング信号ＳＴ2 のデューティ比を変更
することにより出力電圧を制御するＰＷＭ制御を行な
う。

【００５４】また、指示されたコンプレッサモータ４０
の回転数が所定の回転数を越えたときに、マイコン４４
は、スイッチング信号ＳＴ2 のデューティ比を一定に
し、スイッチング信号ＳＴ1 によって昇圧回路４８の出
力電圧Ｖ0 を上昇させる。昇圧回路４８は、ＩＧＢＴ７
０を駆動するスイッチング信号ＳＴ1 のデューティ比を
変化させることにより、出力電圧Ｖ0 が変化する。イン
バータ回路５２のスイッチング信号ＳＴ2 のデューティ
比を一定にすることにより、昇圧回路４８の出力電圧Ｖ
0 を制御することにより、コンプレッサモータ４０の駆
動電圧が制御される。すなわち、マイコン４４は、ＰＡ
Ｍ制御によってコンプレッサモータ４０の回転制御を行
なう。

【００５５】これにより、エアコン１０では、コンプレ
ッサ２６の回転数を広範囲で制御でき、大きな制御範囲
で空調能力を制御しながら空調運転を行なうことができ
る。

【００５６】ところで、昇圧回路４８では、スイッチン
グ信号ＳＴ1 によってスイッチング素子であるＩＧＢＴ
７０が駆動されることにより、ＩＧＢＴ７０がオンして
いるときにリアクトル素子であるリアクトル６８にエネ
ルギーを蓄積し、ＩＧＢＴ７０がオフすると、リアクト
ル６８に蓄積したエネルギーによってコンデンサ７４を
充電し、スイッチング信号ＳＴ1 のパルス幅に応じた出
力電圧Ｖ0 を出力する。

【００５７】このとき、マイコン４４では、昇圧回路４
８のＩＧＢＴ７０の駆動を制御することにより、交流電
源５０に対する電流波形を形成すると共に高力率に保
つ。このために、マイコン４４では、図３（Ａ）乃至図
３（Ｄ）に示されるように、交流電源５０の電圧位相に
基づいた所定のタイミングでＩＧＢＴ７０のスイッチン
グ動作を開始すると共に、電圧位相に基づいてスイッチ
ング動作を停止させる。

【００５８】すなわち、交流電圧Ｖi がゼロクロスを検
出すると、所定の位相角（例えば６０°〜７０°）だけ
遅らせてスイッチング信号ＳＴ1 を出力し、交流電流Ｉ
i がゼロクロスすることによりスイッチング信号ＳＴ1
を停止する。

【００５９】これにより、図３（Ｅ）に示されるよう
に、リアクトル６８に流れる電流Ｌiは、ＩＧＢＴ７０
の駆動が開始されると、交流電流Ｉi の電流値に応じて
変化し、コンデンサ７４の充電を繰り返す。また、電流
Ｌi は、スイッチング信号ＳＴ1 が停止して、ＩＧＢＴ
７０の動作が停止すると、流れなくなる。

【００６０】一方、図３（Ｆ）に示されるように、ダイ
オード８６には、スイッチングＳＴ1 が停止し、コンデ
ンサ７４の充電電圧が低下すると、電流ＩB が流れる。
この電流ＩB は、ＩＧＢＴ７０がスイッチング動作を開
始して、コンデンサ７４の充電電圧が上昇することによ
り減少する。

【００６１】このとき、リアクトル６８は、ダイオード
８６を流れる電流ＩB によって充電されたコンデンサ７
４が出力電圧Ｖ0 となるようにコンデンサ７４を充電す
る。

【００６２】すなわち、図４に示されるように、昇圧回
路４８では、スイッチング信号ＳＴ1 によってＩＧＢＴ
７０が駆動されているときには、リアクトル６８に電流
Ｌiが流れて、この電流Ｌi によってコンデンサ７４が
充電される。また、スイッチング信号ＳＴ1 によるＩＧ
ＢＴ７０の駆動が停止すると、コンデンサ７４の充電電
圧に応じてダイオード８６を電流ＩB が流れ、この電流
ＩB によってコンデンサ７４が充電される。

【００６３】これにより、従来、リアクトル６８を流れ
た電流Ｌi のみによって所定の出力電圧Ｖ0 となるよう
にコンデンサ７４が充電されていたのに対して、昇圧回
路４８では、コンデンサ７４が予めダイオード８６に流
れる電流ＩB によって充電された状態で、リアクトル６
８を流れる電流Ｌi によって充電される。

【００６４】このように、リアクトル６８をバイパスし
てコンデンサ７４を充電するダイオード８６を設けるこ
とにより、リアクトル６８を流れる電流Ｌi をダイオー
ド８６を流れる電流ＩB によって減少させることができ
る。したがって、リアクトル６８に蓄積するエネルギー
を軽減でき、これに合わせてリアクトル６８の容量を軽
減できる。

【００６５】電源装置４２では、所定の昇圧比を得る時
のリアクトル６８の容量を軽減できることにより、リア
クトル６８を小型化でき、これにより電源装置４２自体
の小型化及び低コスト化も可能となる。また、リアクト
ル素子やスイッチング素子として高価で容量の大きい部
品を使用する必要が無くなる。

【００６６】なお、本実施の形態では、バイパス手段と
してダイオード８６を用いたが、電流方向が制限される
ものであれば、ダイオードに限らずスイッチング素子、
トライアック等の他の半導体デバイスを用いることがで
きる。

【００６７】また、本実施の形態は、本発明の構成を限
定するものではない。本実施の形態では、本発明を適用
した電源装置４２をエアコン１０を用いて説明したが、
本発明が適用される空気調和機は、コンプレッサモータ
４０の回転数をインバータ制御するものに限らず、コン
プレッサモータ４０が昇圧回路４８の出力電圧Ｖ0 によ
って定速運転され、コンプレッサモータ４０の運転／停
止によって空調能力を制御されるものであっても良い。

【００６８】さらに、本実施の形態では、空気調和機を
例に説明したが、本発明は、昇圧回路が設けられた電源
装置であれば適用が可能である。すなわち、本発明は、
昇圧回路が設けられている任意の構成の電源装置に適用
することができる。

【００６９】

【発明の効果】以上説明した如く本発明によれば、リア
クトル素子に蓄えたエネルギーによるコンデンサの充電
に先立って、リアクトル素子をバイパスさせた電流によ
ってコンデンサを充電しておくので、リアクトル素子の
容量の軽減を図ることができる。これにより、昇圧回路
が設けられた電源装置の小型化及び低コスト化が可能と
なる優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した電源装置の一例を示す概略構
成図である。

【図２】本実施の形態に適用したエアコンの冷凍サイク
ルを示す概略構成図である。

【図３】（Ａ）は交流電圧波形を示す線図、（Ｂ）は交
流電圧の位相信号の一例を示す線図、（Ｃ）は、交流電
圧と交流電流に応じて出力するスイッチング信号を示す
線図、（Ｄ）は交流電流の波形の一例を示す線図、
（Ｅ）は昇圧回路のリアクトルに流れる電流を示す線
図、（Ｆ）はバイパス手段として設けられたダイオード
を流れる電流を示す線図である。

【図４】電源装置に入力される交流電圧及び交流電流に
対する昇圧回路のリアクトルとダイオードを流れる電流
の変化の概略を示す線図である。

【符号の説明】

１０ エアコン １２ 室内ユニット １４ 室外ユニット ２６ コンプレッサ ４０ コンプレッサモータ ４２ 電源装置 ４４ マイコン（制御手段） ４６ 整流回路 ４８ 昇圧回路 ５２ インバータ回路 ６８ リアクトル（リアクトル素子） ７０ ＩＧＢＴ（スイッチング素子） ７４ コンデンサ ８６ ダイオード（バイパス手段）

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H006 AA02 BB00 BB05 CA01 CA07 CB01 CB03 CC08 DA02 DA04 DB07 DC02 DC05 5H576 AA10 BB03 BB10 CC05 DD02 DD07 EE11 EE19 EE30 GG02 HA04 HB01 HB10 JJ03 LL01 LL22 LL24 LL39 LL43 5H730 AA15 AA18 AS00 AS13 BB14 BB57 CC04 CC13 DD03 FD11 FD41 FD61 FF09 FG05

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電力を整流して直流電力に変換する
   整流回路と、 前記整流回路の一対の出力端子から出力された電力を昇
   圧して出力する昇圧回路と、 所定周期のパルス信号によってスイッチング素子をオン
   することにより、前記整流回路から出力される電力をリ
   アクトル素子に蓄積したのち、スイッチング素子をオフ
   することによりリアクトル素子に蓄積した電力でコンデ
   ンサを充電して所定の電圧に昇圧する昇圧回路と、 前記所定周期のパルス信号を所定のタイミングでスイッ
   チング信号として出力及び出力を停止する制御手段と、 前記整流回路から出力された電力が前記リアクトル素子
   をバイパスするように前記昇圧回路に設けられたバイパ
   ス手段と、 を含むことを特徴とする電源装置。
2. 【請求項２】 前記昇圧回路から出力される直流電力を
   スイッチング信号によって駆動されるスイッチング素子
   のオン／オフに応じて出力するインバータ回路を含み、
   前記制御手段が、前記インバータ回路のスイッチング素
   子を駆動するスイッチング信号に前記昇圧回路のスイッ
   チング素子を駆動するスイッチング信号を同期させて出
   力することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 【請求項３】 前記バイパス手段が、前記リアクトル素
   子と並列接続されたダイオードであることを特徴とする
   請求項１又は請求項２に記載の電源装置。