JP5392281B2 - 電源回路およびヒートポンプユニット - Google Patents

Description

本発明は電源回路およびヒートポンプユニットに関する。

特許文献１にはヒートポンプ装置において、第１ダイオードブリッジおよび第１コンデンサと、第２ダイオードブリッジおよび第２コンデンサとが記載されている。第２ダイオードブリッジは交流電圧を直流電圧に整流して、これを第１コンデンサに印加する。第１コンデンサは圧縮機への動作電源を供給する。第２ダイオードブリッジは交流電圧を直流電圧に整流して、これを第２コンデンサに印加する。第２コンデンサは制御部への動作電源を供給する。

第１ダイオードブリッジと交流電源との間にはスイッチ手段が設けられている。このスイッチ手段が非導通となることによって、圧縮機への動作電源の供給を遮断することができる。

第２ダイオードブリッジはスイッチ手段よりも交流電源側で交流電源に接続されている。よって、スイッチ手段の導通／非導通に拘わらず制御部には動作電源が供給される。言い換えれば、制御部への動作電源の供給とは無関係に圧縮機への動作電圧の供給が遮断される。

これによって、圧縮機の動作電源を遮断して待機状態での消費電力を低減しつつも、制御部には動作電源が供給されているので、ヒートポンプの状況を確認することができる。

また本発明に関連する技術が特許文献２〜４と非特許文献１に記載されている。

特開２００８−６９９９２号公報 特開２０００−２１７２４７号公報 特許第３８０６８８２号公報 特許第３７７２８９８号公報

福榮 貴史、外２名、「単相インダイレクトマトリックスコンバータによる１ピストンロータリ圧縮機のセンサレスＤＣＢＬ電動機駆動の開発」、平成２０年電気学会産業応用部門大会、２００８年、第１巻、p.469-470

特許文献１の圧縮機を駆動する装置において、ダイオードと第３コンデンサとからなる直列接続体が第１コンデンサに対して並列に接続される場合がある。ダイオードはそのアノードを高電位側に向けて設けられている。このようなダイオードおよび第３コンデンサはＣＤスナバとして機能する。例えば圧縮機のような誘導性負荷では、電源（第１コンデンサ）側へと回生電流が流れる。ダイオードおよび第３コンデンサは第１コンデンサと共にこのような回生電流を吸収することができる。このような構成では、第１コンデンサの静電容量が小さいほど、第３コンデンサの存在意義が高い。第１コンデンサの静電容量が小さいほど回生電流によって第1コンデンサの電圧が上昇しやすいところ、第３コンデンサによってかかる電圧上昇を抑制できるからである。

しかしながら、このような構成では、第１及び第３コンデンサ、並びに直流負荷となる制御部のための第２コンデンサという３つのコンデンサ設けられることとなる。

そこで本発明は、直流負荷への動作電圧の供給とは無関係に誘導性負荷への動作電圧の供給を遮断でき、しかも製造コストを低減できる電源回路を提供することを目的とする。

本発明にかかる電源回路の第１の態様は、誘導性負荷(21)に接続される第１及び第２の電源線(LH1,LL1)と、交流電源(E1)と接続される入力線(L1,L2)と、前記入力線から入力される交流電圧を第１の直流電圧に変換し、前記第１の電源線を正極として前記第１及び前記第２の電源線の間に前記第１の直流電圧を印加する第１変換部(11)と、カソード及びアノードを有し、前記アノードを前記第１の電源線側に向けて、前記第１及び前記第２の電源線の間に配置されるダイオード(D1)と、その両端に直流負荷(22)が接続され、前記第１及び前記第２の電源線の間で前記ダイオードと直列接続されるコンデンサ(C1)と、前記入力線の上に設けられ、前記交流電源と前記第１変換部との間の導通／非導通を選択するスイッチ部(S1)と、前記スイッチ部を経由せずに入力された前記交流電圧を第２の直流電圧に変換し、前記コンデンサと前記ダイオードとの間の接続点(P1)に接続されて前記コンデンサに前記第２の直流電圧を印加する第２変換部(12)と、前記接続点(P1)に対して前記コンデンサ(C1)とは反対側に配置され、前記ダイオード(D1)および前記コンデンサに対して直列に接続される抵抗(R1)とを備える。

本発明にかかる電源回路の第２の態様は、第１の態様にかかる電源回路であって、前記直流負荷(22)は前記誘導性負荷(21)を制御する制御部であって、前記第２変換部(12)はダイオード半波整流回路である。

本発明にかかる電源回路の第３の態様は、誘導性負荷(21)に接続される第１及び第２の電源線(LH1,LL1)と、交流電源(E1)と接続される入力線(L1,L2)と、前記入力線から入力される交流電圧を第１の直流電圧に変換し、前記第１の電源線を正極として前記第１及び前記第２の電源線の間に前記第１の直流電圧を印加する第１変換部(11)と、カソード及びアノードを有し、前記アノードを前記第１の電源線側に向けて、前記第１及び前記第２の電源線の間に配置されるダイオード(D1)と、その両端に直流負荷(22)が接続され、前記第１及び前記第２の電源線の間で前記ダイオードと直列接続されるコンデンサ(C1)と、前記入力線の上に設けられ、前記交流電源と前記第１変換部との間の導通／非導通を選択するスイッチ部(S1)と、前記スイッチ部を経由せずに入力された前記交流電圧を第２の直流電圧に変換し、前記コンデンサと前記ダイオードとの間の接続点(P1)に接続されて前記コンデンサに前記第２の直流電圧を印加する第２変換部(12)と、交流電源と接続される第２入力線(L3)と、前記第２変換部(12)を前記入力線(L1)に接続する第１状態と、前記第２変換部を前記第２入力線に接続する第２状態とを選択する第２スイッチ部(S2)とを備える。

本発明にかかる電源回路の第４の態様は、誘導性負荷(21)に接続される第１及び第２の電源線(LH1,LL1)と、交流電源(E1)と接続される入力線(L1,L2)と、前記入力線から入力される交流電圧を第１の直流電圧に変換し、前記第１の電源線を正極として前記第１及び前記第２の電源線の間に前記第１の直流電圧を印加する第１変換部(11)と、カソード及びアノードを有し、前記アノードを前記第１の電源線側に向けて、前記第１及び前記第２の電源線の間に配置されるダイオード(D1)と、その両端に直流負荷(22)が接続され、前記第１及び前記第２の電源線の間で前記ダイオードと直列接続されるコンデンサ(C1)と、前記入力線の上に設けられ、前記交流電源と前記第１変換部との間の導通／非導通を選択するスイッチ部(S1)と、前記スイッチ部を経由せずに入力された前記交流電圧を第２の直流電圧に変換し、前記コンデンサと前記ダイオードとの間の接続点(P1)に接続されて前記コンデンサに前記第２の直流電圧を印加する第２変換部(12)と、交流電源と接続される第２入力線(L3)と、所定の制御部(42)によって制御され前記第２入力線(L3)上に設けられる第３スイッチ部(S3)とを備える。

本発明にかかるヒートポンプユニットの第１の態様は、第４の態様にかかる電源回路を備えるヒートポンプユニットであって、温度制御対象と熱交換する熱交換器を有する第１装置(100)と、前記第１装置の熱源として機能する第２装置(200)と、前記第１装置および前記第２装置の一方は前記第３スイッチ部(S3)と前記所定の制御部(42)とを備え、第１の態様にかかる電源回路と前記第２スイッチ部とを備える。

本発明にかかる電源回路の第１の態様によれば、第１及び第２の電源線に印加される第１の直流電圧は誘導性負荷の動作電圧として機能する。コンデンサは誘導性負荷から回生電流を吸収する。しかもコンデンサの両端電圧は直流負荷の動作電圧として機能する。よってコンデンサは、回生電流を吸収する機能と、第２の直流電圧を平滑する機能との両方を発揮する。したがってこれらの機能をそれぞれ発揮する２つのコンデンサを設ける場合に比べて製造コストが低減される。

しかもスイッチ部を遮断することによって誘導負荷への動作電圧の供給が遮断される。これは、第１変換部から誘導性負荷への動作電圧の供給がスイッチ部によって遮断され、かつ第２の直流電圧が誘導性負荷へと印加されることを、ダイオードが防止するからである。一方でスイッチ部の動作に拘わらず、第２の直流電圧が直流負荷へと動作電圧として供給される。換言すれば、直流負荷への動作電源の供給とは無関係に、誘導性負荷への動作電圧の供給と遮断とが制御される。さらに抵抗によって回生電流が消費される。しかも抵抗が接続端に対してコンデンサとは反対側に配置されているので、直流負荷へと与える第２の直流電圧の低下を招かない。

本発明にかかる電源回路の第２の態様によれば、コンデンサは第２の直流電圧を平滑する機能を有するので、第２変換部として半波整流回路を採用することができ、以って製造コストを低減できる。

本発明にかかる電源回路の第３の態様によれば、第２状態が選択されることで第２入力線を経由して直流負荷に動作電圧を供給できる。

本発明にかかる電源回路の第４の態様によれば、第３スイッチ部を遮断すれば、直流負荷への第２の直流電圧の供給を遮断できる。一方、第１のスイッチ部の遮断によって誘導性負荷への第１の直流電圧の供給を遮断できる。これにより、誘導性負荷および直流負荷の両方の電源供給を遮断して待機状態を実現できる。しかも、この状態で所定の制御部が第３スイッチ部を導通させれば、第２入力線を介して直流負荷へと電源を供給でき、待機状態から復帰できる。

本発明にかかるヒートポンプユニットの第１の態様によれば、第１装置および第２装置の一方から他方への電源供給を遮断して待機させることができ、当該一方から他方の待機状態を復帰させることができる。

電源回路の概念的な構成の一例を示す図である。 電源回路の概念的な構成の一例を示す図である。 電源回路の概念的な構成の一例を示す図である。 電源回路の概念的な構成の一例を示す図である。 電源回路の概念的な構成の一例を示す図である。 電源回路の概念的な構成の一例を示す図である。 電源回路の概念的な構成の一例を示す図である。 ヒートポンプユニットの概念的な構成の一例を示す図である。

第１の実施の形態．
図１に例示するように、本電源回路は第一変換部１１と第二変換部１２とを備えている。第一変換部１１は入力線Ｌ１，Ｌ２を介して交流電源Ｅ１から交流電圧が入力される。図１の例示では、第一変換部１１には単相交流電圧が入力されているが、多相交流電圧が入力されても良い。第一変換部１１は入力された交流電圧を直流電圧に変換してこれを電源線ＬＨ１，ＬＬ１に印加する。図１の例示では電源線ＬＨ１，ＬＬ２がそれぞれ正極及び負極となるように直流電圧が印加されている。言い換えれば電源線ＬＨ１に印加される電位は電源線ＬＬ１に印加される電位よりも高い。

なお図１の例示では、第一変換部１１はダイオード全波整流回路であるものの、これに限らない。第一変換部１１は任意の整流回路またはスイッチング素子を有する任意のＡＣ／ＤＣコンバータであってもよい。

入力線Ｌ１，Ｌ２の少なくともいずれか一方にはスイッチ部Ｓ１が設けられる。スイッチ部Ｓ１は交流電源Ｅ１と第一変換部１１との間の導通／非導通を選択する。図１の例示では、２つのスイッチ部Ｓ１がそれぞれ入力線Ｌ１，Ｌ２上に設けられている。

電源線ＬＨ１，ＬＬ１の間にはダイオードＤ１およびコンデンサＣ１が設けられる。ダイオードＤ１のアノードは電源線ＬＨ１側に向けて設けられる。コンデンサＣ１は電源線ＬＨ１，ＬＬ１の間でダイオードＤ１と直列に接続される。なお図１の例示では、ダイオードＤ１はコンデンサＣ１よりも電源線ＬＨ１側に配置されているが、これに限らずコンデンサＣ１よりも電源線ＬＬ１側に配置されてもよい。

電源線ＬＨ１，ＬＬ１には誘導性負荷の一例たる圧縮機駆動部２１が接続される。圧縮機駆動部２１は例えばインバータ２１１と圧縮機構を駆動するモータ２１２とを有している。圧縮機駆動部２１は第一変換部１１から出力される直流電圧を動作電源として用いる。

なおダイオードＤ１によってコンデンサＣ１から圧縮機駆動部２１へと流れる電流が阻害される。一方でダイオードＤ１及びコンデンサＣ１は圧縮機駆動部２１からの回生電流を吸収することができる。例えばモータ２１２を停止させればモータ２１２に逆起電力が発生し、これに起因して圧縮機駆動部２１から電源線ＬＨ１へと回生電流が流れる。ダイオードＤ１およびコンデンサＣ１はいわゆるＣＤスナバ回路として機能し、かかる回生電流を吸収する。これによりモータ２１２の逆起電力に起因する電源線ＬＨ１，ＬＬ１の間の直流電圧の上昇を抑制することができる。換言すれば、圧縮機駆動部２１（より詳細には例えば圧縮機駆動部２１の入力段にインバータ２１１が含まれている場合には当該インバータ２１１）に生じる過電圧を抑制することができる。

なお圧縮機駆動部２１は、例えば電源線ＬＨ１，ＬＬ１の間に設けられるコンデンサＣ２１を有していてもよい。このコンデンサＣ２１の静電容量が大きいほど、電源線ＬＨ１，ＬＬ１の間の直流電圧を平滑する機能が向上する。コンデンサＣ２１が十分に大きな静電容量を有していれば、コンデンサＣ２１はいわゆる平滑コンデンサとして機能する。

一方、コンデンサＣ２１の静電容量が例えば数十μＦ以下のように小さくてもよい。この場合、電源線ＬＨ１，ＬＬ１の間の直流電圧は、交流電源Ｅ１からの交流電圧の周波数の２倍の周波数で大きく脈動する。しかしながらこのような場合であっても、当該直流電圧の脈動に応じて適切にインバータ２１１を制御することで、適切な交流電圧をモータ２１２に与え、しかも入力線Ｌ１，Ｌ２を流れる交流電流の高調波成分を低減することができる。このようなインバータの制御技術はいわゆるコンデンサレスインバータ制御と呼ばれる。

さて、このように小さい静電容量を有するコンデンサＣ２１ではモータ２１２からの回生電流を十分に吸収できない、すなわち電源線ＬＨ１，ＬＬ１の電圧上昇を招くところ、本電源回路によればコンデンサＣ１によってかかる電圧上昇を抑制できる。一方、圧縮機駆動部２１が静電容量の大きいコンデンサＣ２１を有しているとしても、コンデンサＣ１によって電源線ＬＨ１，ＬＬ１の電圧上昇を更に低減することができる。

またコンデンサＣ１の両端には直流負荷の一例たる制御部２２が接続される。図１の例示では、コンデンサＣ１が電源線ＬＬ１に接続されているので、制御部２２はダイオードＤ１とコンデンサＣ１との間の接続点Ｐ１と、電源線ＬＬ１とに接続される。制御部２２はコンデンサＣ１に充電された直流電圧を動作電源として用いる。換言すれば、コンデンサＣ１は制御部２２に印加される直流電圧を供給する機能を有する。

制御部２２は圧縮機駆動部２１を制御してもよい。例えば圧縮機駆動部２１がインバータを有していれば、インバータへとスイッチング信号を出力する。さらに制御部２２はスイッチ部Ｓ１の導通／非導通を制御しても良い。

ここでは、制御部２２はマイクロコンピュータと記憶装置を含んで構成されてもよい。マイクロコンピュータは、プログラムに記述された各処理ステップ（換言すれば手順）を実行する。上記記憶装置は、例えばＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ(Random Access Memory)、書き換え可能な不揮発性メモリ（ＥＰＲＯＭ(Erasable Programmable ROM)等）、ハードディスク装置などの各種記憶装置の１つ又は複数で構成可能である。当該記憶装置は、各種の情報やデータ等を格納し、またマイクロコンピュータが実行するプログラムを格納し、また、プログラムを実行するための作業領域を提供する。なお、マイクロコンピュータは、プログラムに記述された各処理ステップに対応する各種手段として機能するとも把握でき、あるいは、各処理ステップに対応する各種機能を実現するとも把握できる。また、制御部２２はこれに限らず、制御部２２によって実行される各種手順、あるいは実現される各種手段又は各種機能の一部又は全部をハードウェアで実現しても構わない。

第二変換部１２は、スイッチ部Ｓ１を介さずに入力される交流電圧を直流電圧に変換する。図１の例示では、第二変換部１２はスイッチ部Ｓ１よりも交流電源Ｅ１側で入力線Ｌ１，Ｌ２に接続されている。これによって、スイッチ部Ｓ１を介さずに入力線Ｌ１，Ｌ２から交流電圧が第二変換部１２に入力される。第二変換部１２はコンデンサＣ１とダイオードＤ１との間の接続点Ｐ１に接続されて、変換した直流電圧をコンデンサＣ１に印加する。

なお図１の例示では第二変換部１２はダイオード全波整流回路であるが、これに限らず、任意の整流回路またはスイッチング素子を有する任意のＡＣ／ＤＣコンバータであってもよい。

また図１の例示では、フィルタ３０が設けられている。フィルタ３０は交流電源Ｅ１と第二変換部１２との間に設けられていている。フィルタ３０は入力線Ｌ１，Ｌ２を流れる交流電流の高調波成分を低減する。

かかる電源回路において、上述したようにコンデンサＣ１は圧縮機駆動部２１からの回生電流を吸収する機能と、制御部２２に印加する直流電圧を供給する機能とを有する。したがって、これらの機能をそれぞれ有する２つのコンデンサを設ける場合に比べて製造コストを低減することができる。

また、かかる電源回路において、圧縮機駆動部２１への電源供給を遮断したい場合、例えば圧縮機に異常が生じた場合や圧縮機を駆動する必要がない場合に、スイッチ部Ｓ１を遮断する。かかる遮断は例えば制御部２２によって実行されてもよく、或いは所定の異常検知部が圧縮機などの異常を検知することを契機としてスイッチ部Ｓ１を遮断してもよい。これによって圧縮機駆動部２１への動作電圧の供給を遮断できる。スイッチ部Ｓ１の遮断によって第一変換部１１からの直流電圧の供給が遮断され、しかも第二変換部１２からの直流電圧はダイオードＤ１によって圧縮機駆動部２１へ供給されないからである。

一方、本電源回路によれば、スイッチ部Ｓ１の遮断とは無関係に制御部２２へと動作電源を供給することができる。第二変換部１２からのコンデンサＣ１への電源供給が遮断されず、制御部２２にはコンデンサＣ１に充電された直流電圧が供給されるからである。

このように制御部２２への電源供給を維持することができるので、例えば以下のような場合に特に有利である。

制御部２２が圧縮機などの異常を所定の記録媒体に格納している場合がある。かかる圧縮機などの異常は例えば所定のセンサによって検知され、検知された結果が制御部２２へ出力されて制御部２２がこれらを記録媒体に記録する。このような場合、制御部２２或いは所定の異常検知部が圧縮機などの異常が発生したことを契機としてスイッチ部Ｓ１を遮断したとしても、制御部２２には動作電源が供給されているので、その異常を確認することができる。かかる確認は例えば表示部を設け、制御部２２が表示部に異常を表示して実行されても良い。これによって異常についての調査を容易にすることができる。

また外部から制御部２２に対して圧縮機の駆動が不要である旨の入力があったとき、或いは制御部２２が圧縮機の駆動が不要であると判断したときに、制御部２２がスイッチ部Ｓ１を非導通することで圧縮機駆動部２１の電源供給を遮断することができる。これによって圧縮機駆動部２１を待機させることができ、ひいては消費電力を低減することができる。しかも、このとき制御部２２には動作電源が供給されているので、制御部２２は再びスイッチ部Ｓ１を導通させて、圧縮機駆動部２１に動作電源を供給することができる。

なお図１の例示では第二変換部１２は入力線Ｌ１，Ｌ２に接続されて交流電源Ｅ１から交流電圧が供給されている。ただし、これに限らず、入力線Ｌ１，Ｌ２とは別の入力線を経由して他の交流電源から交流電圧が第二変換部１２に入力されても良い。また例えば交流電圧を一次巻線に印加し、当該一次巻線と磁気的に連結された２つの二次巻線に生じる２つの交流電圧を、それぞれ第一変換部１１および第二変換部１２に入力してもよい。本願ではこれらの接続態様を総称して、第二変換部１２に交流電圧が入力されるという表現を採用する。

図２は電源回路の概念的な他の構成の一例を示している。図２に例示する電源回路は、スイッチ部Ｓ１および第二変換部１２という点で図１に例示する電源回路と相違する。第二変換部１２はダイオードＤ１２１を備えている。ダイオードＤ１２１は入力線Ｌ１と接続点Ｐ１との間に設けられている。ダイオードＤ１２１はそのアノードを入力線Ｌ１側に向けて設けられる。スイッチ部Ｓ１は入力線Ｌ１上に設けられており、入力線Ｌ２には設けられていない。

かかる電源回路によれば、スイッチ部Ｓ１を非導通とした場合、入力線Ｌ１からダイオードＤ１２１と、コンデンサＣ１と、第一変換部１１に属して電源線ＬＬ１と入力線Ｌ２との間に設けられたダイオードとを経由して、入力線Ｌ２へと電流が流れる。つまり第二変換部１２は交流電圧を半波整流してコンデンサＣ１を充電する。したがって、スイッチ部Ｓ１が非導通となった後でも制御部２２へと動作電源を供給できる。

なお、スイッチ部Ｓ１が非導通しているときには圧縮機駆動部２１を駆動する必要がない。よって、このとき制御部２２の消費電力はスイッチ部Ｓ１が導通しているときに比べて小さい。したがって、スイッチ部Ｓ１が非導通の場合には半波整流であっても十分な電力を供給できる。或いは、圧縮機駆動部２１の動作電圧よりも制御部２２の動作電圧が低く、またその消費電力についても制御部２２のほうが小さいので、半波整流であっても十分な動作電力を供給できる。或いはコンデンサＣ１によって第二変換部１２からの直流電圧は平滑される。よって、半波整流であってもコンデンサＣ１によって直流電圧の変動を小さくすることができ、半波整流を採用しても構わない。第二変換部１２として半波整流回路を採用すれば、第二変換部１２として全波整流回路を採用する場合に比べて製造コストを低減することができる。

なお図２の例示において、スイッチ部Ｓ１が入力線Ｌ２のみに設けられてもよい。この場合、ダイオードＤ１２１は入力線Ｌ２のうちスイッチ部Ｓ１よりも交流電源Ｅ１側の接続点と接続点Ｐ１との間に設けられる。ダイオードＤ１２１が接続点Ｐと入力線Ｌ１との間に設けられていれば、スイッチ部Ｓ１の非導通によってコンデンサＣ１に電流が供給されないからである。

また入力線Ｌ１，Ｌ２にそれぞれスイッチ部Ｓ１が設けられてもよい。この場合、図３に例示するように、入力線Ｌ２に設けられたスイッチ部Ｓ１よりも交流電源Ｅ１側において、入力線Ｌ２と電源線ＬＬ１とが互いに接続される。かかる電源回路によれば、スイッチ部Ｓ１が非導通しているときに、入力線Ｌ１からダイオードＤ１２１とコンデンサＣ１とを経由して入力線Ｌ２へと電流が流れる。したがって、スイッチ部Ｓ１が非導通となった後でも制御部２２へと動作電圧を供給できる。なお図２の例示でも、入力線Ｌ２と電源線ＬＬ１とが互いに接続されても良い。

またダイオードＤ１２１の替わりに、電源線ＬＬ１上であって、第一変換部１１よりも入力線Ｌ２側にダイオードが設けられても良い。このとき当該ダイオードはそのアノードがコンデンサＣ１側に向けて設けられる。また当該ダイオードとダイオードＤ１２１の両方が設けられても良い。

第２の実施の形態．
ここでは第２の実施の形態にかかる電源回路と第１の実施の形態にかかる電源回路との相違点について述べる。図４に例示するように、本電源回路は第１の実施の形態で説明した電源回路に比べて、抵抗Ｒ１を更に備えている。なお図４の電源回路は、図２の電源回路に抵抗Ｒ１を加えた構成を有しているが、これに限らず、図１又は図３の電源回路に抵抗Ｒ１を加えた構成を有していても良い。

抵抗Ｒ１は電源線ＬＨ１，ＬＬ１の間でダイオードＤ１およびコンデンサＣ１と直列に接続されている。これによって圧縮機駆動部２１からの回生電流の一部を抵抗Ｒ１で消費することができる。よってコンデンサＣ１の電圧上昇を抑制できる。言い換えれば、より静電容量の小さいコンデンサＣ１を採用することができる。

さらに図４の例示では、抵抗Ｒ１は接続点Ｐ１に対してコンデンサＣ１とは反対側に位置している。よって、抵抗Ｒ１はコンデンサＣ１から制御部２２に印加される直流電圧に影響を与えない。換言すれば抵抗Ｒ１による電圧降下を生じずに、或いは抵抗Ｒ１における電力消費を生じずに、コンデンサＣ１に充電された直流電圧を制御部２２へと印加できる。

図５に例示する電源回路は図４の電源回路と比較して抵抗Ｒ１の代わりに抵抗Ｒ２を備えている。抵抗Ｒ２は電源線ＬＨ１，ＬＬ１の間でダイオードＤ１およびコンデンサＣ１と直列に接続されている。これによって抵抗Ｒ１と同様に回生電流の一部を消費できる。しかも抵抗Ｒ２は接続点Ｐ１に対してコンデンサＣ１側に配置されている。これによって次に説明する効果を招来する。ここでコンデンサＣ１に電圧が充電されていないときに交流電源Ｅ１を接続した場合について考慮する。このとき第二変換部１２からコンデンサＣ１へと電流が流れるところ、その電流経路には抵抗Ｒ２が介在する。したがって抵抗Ｒ２がいわゆる限流抵抗として機能し、コンデンサＣ１へと流れる電流の増大（いわゆる突電流）を抑制することができる。

第３の実施の形態．
図６に例示するように、本電源回路は第１の実施の形態で説明した電源回路と比較してスイッチ部Ｓ３を更に備えている。なお電源回路は第２の実施の形態と同様に抵抗Ｒ１，Ｒ２の少なくともいずれか一方が設けられていても良い。

スイッチ部Ｓ３は入力線Ｌ１と第二変換部１２との間に設けられている。より詳細にはスイッチ部Ｓ１よりも交流電源Ｅ１側で入力線Ｌ１から分岐して第二変換部１２に接続された入力線Ｌ３上に、スイッチ部Ｓ３が設けられている。なお図６の例示では、図２に例示する第二変換部１２が採用されている。

スイッチ部Ｓ３の導通／非導通は例えば制御部４２によって制御される。制御部４２は電源回路４１から動作電源が供給される。電源回路４１はスイッチ部Ｓ３よりも交流電源Ｅ１側で入力線Ｌ３から分岐した入力線Ｌ４と、入力線Ｌ２から分岐した入力線Ｌ５とに接続されている。電源回路４１は入力線Ｌ４，Ｌ５から入力される交流電圧を例えば適切な直流電圧に変換し、これを制御部４２へと与える。

スイッチ部Ｓ１が非導通である状態で制御部４２がスイッチ部Ｓ３を非導通とすると、制御部２２への動作電源の供給を遮断できる。したがって、圧縮機駆動部２１のみならず制御部２２への電源供給を遮断して待機状態を実現できる。これによって、待機状態における消費電力を更に低減することができる。

なおスイッチ部Ｓ１，Ｓ３が制御部４２によって制御される場合、制御部４２がスイッチ部Ｓ１，Ｓ３を非導通とすることで待機状態を実現できる。或いは、スイッチ部Ｓ１が制御部２２によって制御される場合、制御部２２，４２は互いに信号の送受信可能に構成される。そして、制御部２２がスイッチ部Ｓ１を非導通とし、その後、制御部２２がその旨を制御部４２に伝達し、制御部４２がスイッチ部Ｓ３を非導通とする。

図６の例示では、スイッチ部Ｓ３と制御部４２と電源回路４１とは装置１００に設けられ、その他の構成要素は装置２００に設けられている。この場合、装置１００からの制御によって装置２００を待機させることができる。なお、図６の例示とは異なって、これらの構成要素が一つの装置に設けられていても良い。

図７に例示する電源回路は図６に例示する電源回路と比べてスイッチ部Ｓ２を更に備えている。スイッチ部Ｓ２は第二変換部１２を入力線Ｌ１に接続する第１状態と、第二変換部１２を入力線Ｌ３に接続する第２状態とを選択する。スイッチ部Ｓ２には制御部２２によって制御信号が入力され、スイッチ部Ｓ２はかかる制御信号の入力の有無に基づいて第１状態および第２状態を選択する。

かかる電源回路において、スイッチ部Ｓ２が第１状態を選択することで入力線Ｌ１，Ｌ２を経由して制御部２２に動作電源を供給でき、スイッチ部Ｓ２が第２状態を選択することで入力線Ｌ１，Ｌ２とは他の経路、即ち入力線Ｌ２，Ｌ３を経由して制御部２２に動作電源を供給することができる。

かかる電源回路によれば次の手順で制御部２２への電源供給を遮断できる。すなわち、まず制御部２２がスイッチ部Ｓ２を制御して第２状態を選択させ、その状態で制御部４２がスイッチ部Ｓ３を非導通とする。これによって制御部２２への電源供給を遮断することができる。一方、圧縮機駆動部２１への電源供給はスイッチ部Ｓ１の非導通によって遮断できるので、圧縮機駆動部２１および制御部２２の両方への電源供給を遮断して待機状態を実現できる。したがって更に消費電力を低減できる。

またスイッチ部Ｓ２は制御部２２からの制御信号を受けていない状態で第２状態を選択することが望ましい。即ち、制御部２２に動作電源が供給されていない状態ではスイッチ部Ｓ２は第２状態を選択することが望ましい。なぜなら、制御部４２がスイッチ部Ｓ３を導通させることで、入力線Ｌ２，Ｌ３を経由して制御部２２に動作電源を供給することができるからである。これによって、制御部２２を復帰させることができる。そして制御部２２がスイッチ部Ｓ１を導通させれば圧縮機駆動部２１へと動作電源を供給でき、圧縮機駆動部２１を復帰させることができる。

さらに制御部２２がスイッチ部Ｓ２を制御して第１状態を選択し、制御部４２がスイッチ部Ｓ３を非導通とすれば、スイッチ部Ｓ２，Ｓ３の間の入力線Ｌ３を電気的に独立させることができる。よって、この区間の入力線Ｌ３を他の用途に用いることができる。例えばこの区間の入力線Ｌ３を制御部２２，４２間の通信線として用いても良い。これは第１装置１００と第２装置２００とが互いに通信を行うシステムに対して有効である。かかる詳細な一例として、ヒートポンプユニットを例に挙げて以下に説明する。

＜ヒートポンプユニット＞
ヒートポンプユニットは例えば空気調和機または給湯器である。図８に例示するように、ヒートポンプユニットは第１装置１００と第２装置２００とを備えている。ヒートポンプユニットが空気調和機である場合、第１装置１００は室内機に相当し、第２装置２００は室外機に相当する。以下、空気調和機を例に挙げて説明し、第１装置１００を室内機１００と第２装置２００を室外機２００と呼ぶ。

室内機１００は温度制御対象たる室内空間内に設けられて、室内の空気の温度を調整する。室外機２００は室内機１００の熱源として機能する。これを実現すべく、室内機１００および室外機２００は不図示の冷媒回路を備えている。例えば室内機１００は室内の空気と冷媒との間で熱交換を行う熱交換器を有しており、室外機２００は室外の空気と冷媒との間で熱交換する熱交換器を有している。これによって室外と室内との間で熱交換を行う。なお各熱交換器における熱交換を容易にするための、冷媒を圧縮する圧縮機および冷媒を絞り膨張させる膨張弁は一般的に室外機２００に設けられる。また各熱交換器における熱交換を促進すべく、これらにはファンが設けられる。

室内機１００および室外機２００は互いに通信して、各制御要素（ファン、圧縮機、膨張弁など）を制御して空調運転を実行する。以下では、室内機１００および室外機２００の電気要素について説明する。図８を参照して、室内機１００および室外機２００は３つの配線Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３によって互いに接続されている。

室内機１００は電源回路４１と制御部４２と通信部４３とスイッチ部Ｓ３とを備えている。電源回路４１には配線Ｌ１１，Ｌ１３が接続される。配線Ｌ１１，Ｌ１３は室外機２００において交流電源Ｅ１と接続されており、これらの配線Ｌ１１，Ｌ１３を経由して電源回路４１には交流電圧が入力される。電源回路４１はこの交流電圧を適切な直流電圧に変換してこれを制御部４２に出力する。

通信部４３には配線Ｌ１２，Ｌ１３が接続される。通信部４３は配線Ｌ１２，Ｌ１３を介して室外機２００と通信を行うことができる。

スイッチ部Ｓ３は配線Ｌ１１，Ｌ１２の間の導通／非導通を選択する。スイッチ部Ｓ３は制御部４２によって制御される。

室外機２００は第一変換部１１と第二変換部１２と圧縮機駆動部２１と制御部２２とコンデンサＣ１とダイオードＤ１とスイッチ部Ｓ１，Ｓ２とフィルタ３０と電源回路４４と通信部４５とを備えている。

第一変換部１１には配線Ｌ１１，Ｌ１３が接続されて、配線Ｌ１１，Ｌ１３を介して交流電源Ｅ１から交流電圧が入力される。室外機２００内における配線Ｌ１１，Ｌ１３は上述した入力線Ｌ１，Ｌ２に相当する。第一変換部１１よりも後段の構成は上述した構成と同様であるので、繰り返しの説明を避ける。

スイッチ部Ｓ１は配線Ｌ１１，Ｌ１３の少なくともいずれか一方の上に設けられて、第一変換部１１と交流電源Ｅ１との間の導通／非導通を制御する。図８の例示ではスイッチ部Ｓ１は配線Ｌ１１，Ｌ１３上に設けられる。図８の例示では、配線Ｌ１１に設けられるスイッチ部Ｓ１はスイッチＳ１１，Ｓ１２と抵抗Ｒ１１とを備えている。スイッチＳ１２と抵抗Ｒ１１とは互いに直列に接続され、この直列接続体がスイッチＳ１１に並列に接続されている。スイッチＳ１１，Ｓ１２は制御部２２によって制御される。制御部２２がスイッチＳ１２を導通させることで抵抗Ｒ１１を経由して圧縮機駆動部２１へと動作電圧を供給できる。これによって圧縮機駆動部２１がコンデンサを有していたとしても、当該コンデンサへの突入電流を抑制できる。その後、スイッチＳ１２を非導通とし、スイッチＳ１１を導通させれば、抵抗Ｒ１１での電圧降下、或いは消費電力を回避して圧縮機駆動部２１へと動作電圧を供給できる。

第二変換部１２は入力される交流電圧を直流電圧に変換して、これをコンデンサＣ１に、即ち図８の例示では電源線ＬＨ２，ＬＬ１の間に印加する。スイッチ部Ｓ２は第二変換部１２をその入力側において配線Ｌ１１に接続した第１状態と、第二変換部１２をその入力側において配線Ｌ１２に接続した第２状態とを選択する。スイッチ部Ｓ３は制御部２２によって制御され、制御部２２から制御信号が入力されない状態で第２状態を選択する。

スイッチ部Ｓ２によって第１状態が選択されていれば、配線Ｌ１１，Ｌ１３を経由して第二変換部１２に交流電圧が入力される。またスイッチ部Ｓ２が第２状態を選択し、スイッチ部Ｓ３が導通していれば、配線Ｌ１２，Ｌ１３を経由して第二変換部１２に交流電圧が入力される。

電源回路４４は通信部４５に与えられる直流電源を生成する。電源回路４４は例えば電源線ＬＨ２と配線Ｌ１３との間に設けられる。より具体的に電源回路４４は例えば抵抗Ｒ４１，Ｒ４２とコンデンサＣ４１とツェナダイオードＤ４１とダイオードＤ４２とを備えている。抵抗Ｒ４１とダイオードＤ４２とコンデンサＣ４１とは、電源線ＬＨ２と配線Ｌ１３との間で相互に直列に接続されている。ダイオードＤ４２はそのアノードを電源線ＬＨ２側に向けて配置される。コンデンサＣ４１には第二変換部１２によって整流された直流電圧が抵抗Ｒ１で低下されて充電される。これによってコンデンサＣ４１は第二変換部１２によって整流された直流電圧を平滑する。抵抗Ｒ４１は例えばコンデンサＣ４１への突入電流を防止する。コンデンサＣ４１とツェナダイオードＤ４１と抵抗Ｒ４２とは互いに並列に接続される。ツェナダイオードＤ４１はコンデンサＣ４１の電圧を一定に保つ。抵抗Ｒ４２はツェナダイオードＤ４１およびコンデンサＣ４１に過電圧が発生することを防止する。

通信部４５は配線Ｌ１２上に設けられている。配線Ｌ１２は電源回路４４、より詳細には抵抗Ｒ４１とコンデンサＣ４１との間に設けられている。かかる構成によって、コンデンサＣ４１を直流電源として通信部４５、配線Ｌ１２、通信部４３および配線Ｌ１３からなる閉回路が構成され、通信部４３，４５の通信を実現する。

かかる空気調和機において、室外機２００を待機させる方法と待機から復帰させる方法について述べる。

まず室内機１００と室外機２００とが空調運転を実行している場合、スイッチ部Ｓ１は導通しており、スイッチ部Ｓ２は第１状態を選択し、スイッチ部Ｓ３は非導通である。これによって、圧縮機駆動部２１と制御部２２と電源回路４４とには配線Ｌ１１，Ｌ１３を経由して電源が供給される。また配線Ｌ１２は通信部４３，４５の通信に用いられる。

次に空調運転が停止され室外機２００を待機させる手順について述べる。制御部２２はスイッチ部Ｓ１を非導通とする。これによって圧縮機駆動部２１への電源供給が遮断される。続いて、スイッチ部Ｓ２への制御信号を停止してスイッチ部Ｓ２に第２状態を選択させる。このときスイッチ部Ｓ３は非導通であるので、制御部２２への電源供給も遮断される。これによって、室外機２００への電源供給を遮断して室外機２００を待機状態とすることができる。

次に室外機２００を復帰させる手順について述べる。制御部４２はスイッチ部Ｓ３を導通させる。スイッチ部Ｓ２は第２状態を選択しているので、コンデンサＣ１には配線Ｌ１１、スイッチ部Ｓ３、配線Ｌ１２、スイッチ部Ｓ２、第二変換部１２を経由して、電圧が印加され、以って制御部２２に動作電源が供給される。次に制御部２２はスイッチ部Ｓ２へと制御信号を出力してスイッチ部Ｓ２に第１状態を選択させる。またスイッチ部Ｓ１を導通させて圧縮機駆動部２１へと電源を供給する。一方、制御部４２はスイッチ部Ｓ３を遮断する。これによって、室外機２００を待機状態から復帰させることができる。なお、制御部２２へと動作電圧が供給されたことを制御部４２が知るには、例えば制御部２２が通信部４５，４３を経由して制御部４２へと信号を送信することで実現される。

以上のように、本空気調和機によれば、通常の空調運転に際しては配線Ｌ１２を通信線として用い、室外機２００を待機状態から復帰させる際に配線Ｌ１２を経由して室外機２００へと電源を供給する電源線として用いることができる。

１１ 第一変換部
１２ 第二変換部
２１ 誘導性負荷
２２ 直流負荷
Ｃ１ コンデンサ
Ｄ１ ダイオード
Ｌ１〜Ｌ３ 入力線
ＬＨ１，ＬＬ１ 電源線
Ｐ１ 接続点
Ｓ１〜Ｓ３ スイッチ部

Claims (5)

1. 誘導性負荷(21)に接続される第１及び第２の電源線(LH1,LL1)と、
   交流電源(E1)と接続される入力線(L1,L2)と、
   前記入力線から入力される交流電圧を第１の直流電圧に変換し、前記第１の電源線を正極として前記第１及び前記第２の電源線の間に前記第１の直流電圧を印加する第１変換部(11)と、
   カソード及びアノードを有し、前記アノードを前記第１の電源線側に向けて、前記第１及び前記第２の電源線の間に配置されるダイオード(D1)と、
   その両端に直流負荷(22)が接続され、前記第１及び前記第２の電源線の間で前記ダイオードと直列接続されるコンデンサ(C1)と、
   前記入力線の上に設けられ、前記交流電源と前記第１変換部との間の導通／非導通を選択するスイッチ部(S1)と、
   前記スイッチ部を経由せずに入力された前記交流電圧を第２の直流電圧に変換し、前記コンデンサと前記ダイオードとの間の接続点(P1)に接続されて前記コンデンサに前記第２の直流電圧を印加する第２変換部(12)と、
   前記接続点(P1)に対して前記コンデンサ(C1)とは反対側に配置され、前記ダイオード(D1)および前記コンデンサに対して直列に接続される抵抗(R1)と
   を備える、電源回路。
2. 前記直流負荷(22)は前記誘導性負荷(21)を制御する制御部であって、前記第２変換部(12)はダイオード半波整流回路である、請求項１に記載の電源回路。
3. 誘導性負荷(21)に接続される第１及び第２の電源線(LH1,LL1)と、
   交流電源(E1)と接続される入力線(L1,L2)と、
   前記入力線から入力される交流電圧を第１の直流電圧に変換し、前記第１の電源線を正極として前記第１及び前記第２の電源線の間に前記第１の直流電圧を印加する第１変換部(11)と、
   カソード及びアノードを有し、前記アノードを前記第１の電源線側に向けて、前記第１及び前記第２の電源線の間に配置されるダイオード(D1)と、
   その両端に直流負荷(22)が接続され、前記第１及び前記第２の電源線の間で前記ダイオードと直列接続されるコンデンサ(C1)と、
   前記入力線の上に設けられ、前記交流電源と前記第１変換部との間の導通／非導通を選択するスイッチ部(S1)と、
   前記スイッチ部を経由せずに入力された前記交流電圧を第２の直流電圧に変換し、前記コンデンサと前記ダイオードとの間の接続点(P1)に接続されて前記コンデンサに前記第２の直流電圧を印加する第２変換部(12)と、
   交流電源と接続される第２入力線(L3)と、
   前記第２変換部(12)を前記入力線(L1)に接続する第１状態と、前記第２変換部を前記第２入力線に接続する第２状態とを選択する第２スイッチ部(S2)と
   を更に備える、電源回路。
4. 誘導性負荷(21)に接続される第１及び第２の電源線(LH1,LL1)と、
   交流電源(E1)と接続される入力線(L1,L2)と、
   前記入力線から入力される交流電圧を第１の直流電圧に変換し、前記第１の電源線を正極として前記第１及び前記第２の電源線の間に前記第１の直流電圧を印加する第１変換部(11)と、
   カソード及びアノードを有し、前記アノードを前記第１の電源線側に向けて、前記第１及び前記第２の電源線の間に配置されるダイオード(D1)と、
   その両端に直流負荷(22)が接続され、前記第１及び前記第２の電源線の間で前記ダイオードと直列接続されるコンデンサ(C1)と、
   前記入力線の上に設けられ、前記交流電源と前記第１変換部との間の導通／非導通を選択するスイッチ部(S1)と、
   前記スイッチ部を経由せずに入力された前記交流電圧を第２の直流電圧に変換し、前記コンデンサと前記ダイオードとの間の接続点(P1)に接続されて前記コンデンサに前記第２の直流電圧を印加する第２変換部(12)と、
   交流電源と接続される第２入力線(L3)と、
   所定の制御部(42)によって制御され前記第２入力線(L3)上に設けられる第３スイッチ部(S3)と
   を備える、電源回路。
5. 請求項４に記載の電源回路を備えるヒートポンプユニットであって、
   温度制御対象と熱交換する熱交換器を有する第１装置(100)と、
   前記第１装置の熱源として機能する第２装置(200)と、
   前記第１装置および前記第２装置の一方は前記第３スイッチ部(S3)と前記所定の制御部(42)とを備え、
   前記第１装置および前記第２装置の他方は請求項１に記載の電源回路と前記第２スイッチ部とを備える、ヒートポンプユニット。

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