JPH11341813A - 電源装置及びこれを備えた冷凍サイクル駆動用電源装置、並びにこの冷凍サイクル駆動用電源装置を用いた空気調和機 - Google Patents

電源装置及びこれを備えた冷凍サイクル駆動用電源装置、並びにこの冷凍サイクル駆動用電源装置を用いた空気調和機

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JPH11341813A
JPH11341813A JP10147413A JP14741398A JPH11341813A JP H11341813 A JPH11341813 A JP H11341813A JP 10147413 A JP10147413 A JP 10147413A JP 14741398 A JP14741398 A JP 14741398A JP H11341813 A JPH11341813 A JP H11341813A
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power supply
voltage
current
induction heating
circuit
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JP10147413A
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Atsuyuki Hiruma
間 淳 之 蛭
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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    • Y02B70/10Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 供給電力を低く抑えなければならない状況に
おいても、力率改善回路を有効に活用することのできる
電源装置、冷凍サイクル駆動用電源装置及び空気調和機
を提供する。 【解決手段】 コンバータ装置の電源側に直列に接続さ
れたリアクトルを負荷として短絡通電させるスイッチン
グ素子を含んでなる強制通電回路と、強制通電回路の短
絡電流経路に設けられ、誘導加熱コイルを共振要素とす
る並列共振回路とを備え、第1の通電モードで並列共振
回路を短絡状態とし、第2の通電モードで並列共振回路
を接続状態とすると共に、第1の通電モードでゼロクロ
ス点以降の所定の期間だけスイッチング素子をオン状態
とし、第2の通電モードで並列共振回路の共振周波数に
近い周波数でスイッチング素子をオン、オフさせる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、交流電源から入力
される電源の力率を改善する電源装置及びこれを備えた
冷凍サイクル駆動用電源装置、並びにこの冷凍サイクル
駆動用電源装置を用いた空気調和機に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】空気調
和機等において、電源力率の向上及び電源側に漏洩する
高調波を低減する回路として、例えば、特開平2−29
9470号公報に記載された高力率整流回路が知られて
いる。図7はこの高力率整流回路を示している。同図に
おいて、交流電源1には、リアクトル2を介して、ダイ
オード3〜5を単相ブリッジ接続してなる整流回路が接
続されている。この整流回路は、ダイオード3及び4の
直列接続回路にダイオード5及び6の直列接続回路が並
列接続され、ダイオード3及び4の相互接続点と、ダイ
オード5及び6の相互接続点とを交流入力端とし、ダイ
オード直列接続回路を並列接続した両端を直流出力端と
する全波整流回路である。この整流回路の直流出力端間
にトランジスタ7が接続され、さらに、逆流防止用のダ
イオード8を介して平滑コンデンサ9が接続されてい
る。この平滑コンデンサ9の両端に負荷10が接続され
る。
【0003】ここで、トランジスタ7をオン状態にした
場合の電流経路は、交流電源1→リアクトル2→ダイオ
ード3→トランジスタ7→ダイオード6→交流電源1の
如くなり、この通電は交流電源1の電圧がその零点通過
直後から適当な期間にわたって行われる。また、トラン
ジスタ7をオフ状態にした場合の電流経路は、交流電源
1→リアクトル2→ダイオード3→ダイオード8→平滑
コンデンサ9→ダイオード6→交流電源1の如くなる。
なお、これら両通電モードは交流電源1の電圧極性がリ
アクトル2側にて正の場合に対応したものである。
【0004】トランジスタ7のオン、オフ動作は交流電
源電圧の正負の各半波毎に繰返され、トランジスタ7の
オン期間中にリアクトル2を負荷とする入力電流が増大
し、トランジスタ7をオフさせるとリアクトル2のエネ
ルギー放出により減衰通電するもので、これによって電
流位相が電圧位相に近付くように電流波形が改善され、
電源力率の向上及び高調波の低減が可能となる。
【0005】しかるに、この高力率整流回路は、入力電
流が少ないときは力率や高調波が問題にならないため、
回路損失の点でトランジスタ7をオン、オフ制御しない
ことが多かった。
【0006】一方、空気調和機を暖房モードで運転する
場合の立上り性能は、一般的には良くないと言われてい
る。この原因として、冷凍機油の潤滑の問題から圧縮機
をいきなり高速回転させることはできず、起動後、徐々
に回転数を上げざるを得ないことにある。このことは、
起動時に入力電流容量に余裕があるにも拘らず、空気調
和機に駆動電力を供給できず、結果として暖房モードで
運転する場合の立上り性能を悪化させていた。
【0007】具体的には入力電流容量が20Aであるに
も拘らず、起動後5分程度は駆動電力を抑制するため6
A程度しか流れず、電気的にはあと1kW程度の電力を
使用する余裕がある。これを補うために室内ユニットに
ヒータを設置する方法があった。しかしながら、室内ユ
ニットのスペース上の制約から300W程度のヒータし
か設置できず、また、ヒータの設置がコストを高騰させ
るという問題もあった。
【0008】本発明は上記の事情を考慮してなされたも
ので、第1の目的は起動時等、供給電力を低く抑えなけ
ればならない状況においても、力率改善回路を有効に活
用することのできる電源装置を提供するにある。
【0009】第2の目的はこの電源装置を冷凍サイクル
の駆動に用いた冷凍サイクル駆動用電源装置を提供する
にある。
【0010】第3の目的は暖房モードで起動する場合の
立上り性能を向上させることのできる空気調和機を提供
するにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換する
コンバータ装置と、コンバータ装置の電源側に直列に接
続されたリアクトルと、交流電源に対してリアクトルを
負荷として強制的に短絡通電させるスイッチング素子を
含んでなる強制通電回路と、強制通電回路の短絡電流経
路に設けられ、誘導加熱コイルを共振要素とする並列共
振回路と、第1の通電モードで並列共振回路を短絡状態
とし、第2の通電モードで並列共振回路を接続状態とす
るモード選択手段と、交流電圧のゼロクロス点を検出す
るゼロクロス検出器と、第1の通電モードでゼロクロス
検出器で検出されたゼロクロス点以降の所定の期間だけ
スイッチング素子をオン状態とし、第2の通電モードで
並列共振回路の共振周波数に近い周波数でスイッチング
素子をオン、オフさせる制御手段と、を備え、コンバー
タ装置の出力を電動機の電源とする電源装置にある。
【0012】請求項2に係る発明は、請求項1に記載の
電源装置において、第1の通電モードでぜロクロス点以
降の所定の期間だけスイッチング素子をオン状態とした
後に、所定の期間よりも短い期間で、スイッチング素子
を少なくとも1回オン状態とするものである。
【0013】請求項3に係る発明は、請求項1又は2に
記載の電源装置において、モード選択手段は切換スイッ
チを含んでなるものである。
【0014】請求項4に係る発明は、請求項2に記載の
電源装置において、切換スイッチの切換接続時に、スイ
ッチング素子を所定時間だけオフ状態に保持するもので
ある。
【0015】請求項5に係る発明は、請求項1乃至4の
いずれかに記載の電源装置において、交流電源からの入
力電流を検出する電流検出手段を備え、検出された電流
値が予め設定された設定値以下である期間に第2の通電
モードを選択するものである。
【0016】請求項6に係る発明は、請求項1記載の電
源装置のコンバータ装置の出力を冷凍サイクル駆動装置
用電動機の電源とし、誘導加熱コイルを冷媒の加熱に使
用する冷凍サイクル駆動用電源装置である。
【0017】請求項7に係る発明は、請求項6に記載の
冷凍サイクル駆動用電源装置において、冷凍サイクルの
除霜運転中に第2の通電モードを選択するものである。
【0018】請求項8に係る発明は、請求項6に記載の
冷凍サイクル駆動用電源装置において、電流検出手段に
よって検出される入力電流が許容最大値以下になるよう
に誘導加熱コイルの電流を制御するものである。
【0019】請求項9に係る発明は、請求項6に記載の
冷凍サイクル駆動用電源装置において、誘導加熱コイル
を圧縮機に設置したものである。
【0020】請求項10に係る発明は、請求項6乃至9
のいずれかに記載の冷凍サイクル駆動用電源装置を用い
た空気調和機である。
【0021】請求項11に係る発明は、請求項10に記
載の空気調和機において、誘導加熱コイルを室内熱交換
器に設置したものである。
【0022】請求項12に係る発明は、請求項11に記
載の空気調和機において、室温を検出する室温センサを
備え、室温が低い場合ほど誘導加熱コイルの電流を増大
させるものである。
【0023】上記請求項1に係る発明によれば、コンバ
ータ装置の電源側に直列に接続されたリアクトルを負荷
として強制的に短絡通電させるスイッチング素子を含ん
でなる強制通電回路と、強制通電回路の短絡電流経路に
設けられ、誘導加熱コイルを共振要素とする並列共振回
路とを備え、第1の通電モードで並列共振回路を短絡状
態とし、第2の通電モードで並列共振回路を接続状態と
すると共に、第1の通電モードでゼロクロス点以降の所
定の期間だけスイッチング素子をオン状態とし、第2の
通電モードで並列共振回路の共振周波数に近い周波数で
スイッチング素子をオン、オフさせるようにしたので、
コンバータ装置の出力を電動機の電源として用いる機能
のほかに、誘導加熱コイルを同じスイッチング素子で機
能させることにより、加熱装置として使用することによ
って、力率改善回路を有効に活用することができる。
【0024】請求項2に係る発明によれば、第1の通電
モードでゼロクロス点以降の所定の期間だけスイッチン
グ素子をオン状態とした後に、所定の期間よりも短い期
間で、スイッチング素子を少なくとも1回オン状態にす
るので、リアクトルから発生しやすい騒音を低減できる
効果もある。
【0025】請求項3に係る発明によれば、モード選択
手段が切換スイッチを含んでいるので、簡易な構成にて
通電モードの選択ができる効果もある。
【0026】請求項4に係る発明によれば、切換スイッ
チの切換接続時に、スイッチング素子を所定時間だけオ
フ状態に保持するため、コイルやコンデンサに蓄積され
たエネルギーによる接点の損傷を未然に防ぐ効果もあ
る。
【0027】請求項5に係る発明によれば、交流電源か
らの入力電流が予め設定された設定値以下である期間に
第2の通電モードを選択するので、誘導加熱を使用した
ことによる過電流を防止する効果もある。
【0028】請求項6に係る発明によれば、誘導加熱コ
イルを冷凍サイクルの冷媒加熱に用いるので、暖房時の
性能向上を図ることができる。
【0029】請求項7に係る発明によれば、冷凍サイク
ルの除霜運転中に第2の通電モードを選択するので、入
力電流を低く抑える効果もある。
【0030】請求項8に係る発明によれば、入力電流が
許容最大値以下になるように誘導加熱コイルの電流を制
御するので過電流を確実に防止することができる。
【0031】請求項9に係る発明によれば、誘導加熱コ
イルを圧縮機に設置したので、冷凍サイクルの起動特性
を向上させる効果もある。
【0032】請求項10に係る発明によれば、請求項6
乃至9のいずれかに記載の冷凍サイクル駆動用電源装置
を用いたので、暖房モードで起動する場合の立上り性能
を向上させることができる空気調和機が得られる。
【0033】請求項11に係る発明によれば、誘導加熱
コイルを室内熱交換器に設置したので、起動時に迅速に
温風を送り出す効果もある。
【0034】請求項12に係る発明によれば、室温を検
出する室温センサを備え、室温が低い場合ほど誘導加熱
コイルの電流を増大させるので、暖房モード運転の起動
時、室温の低い状態で暖かい空気を吹出させる効果もあ
る。
【0035】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す好適な
実施形態に基づいて詳細に説明する。図1は本発明に係
る冷凍サイクル駆動用電源装置の一実施形態の構成を示
す回路図であり、図中、従来装置を示す図7と同一の符
号を付したものはそれぞれ同一の要素を示している。こ
こで、ダイオード3及び4の直列接続回路に中間コンデ
ンサ11,12の直列接続回路が並列接続されている。
そして、交流電源1の一端が、リアクトル2を介して、
ダイオード3及び4の相互接続点に接続され、交流電源
1の他端が、中間コンデンサ11,12の相互接続点に
接続されている。中間コンデンサ11,12の直列接続
回路の両端に平滑コンデンサ9が接続されている。これ
らが本発明のコンバータ装置を構成している。
【0036】一方、ダイオード13,14の直列接続回
路にダイオード15,16の直列接続回路が接続された
全波整流回路を備えている。このうち、ダイオード1
3,14の相互接続点が前述したダイオード3,4の相
互接続点に接続され、ダイオード15,16の相互接続
点が前述した中間コンデンサ11,12の相互接続点に
接続されている。ダイオード13,14の直列接続回路
とダイオード15,16の直列接続回路とが並列接続さ
れたうちの一端に、切換スイッチ17の共通端子が接続
され、この切換スイッチ17の常閉側接点Aにコンデン
サ19及び誘導加熱コイル20でなる並列共振回路の一
端が接続されている。また、ダイオード13,14の直
列接続回路とダイオード15,16の直列接続回路とが
並列接続されたうちの他端に、IGBT22のエミッタ
が接続され、このIGBT22のコレクタに切換スイッ
チ18の共通端子が接続されている。この切換スイッチ
18の常開側接点Bが切換スイッチ17の共通端子に接
続され、この切換スイッチ18の常閉側接点Aに並列共
振回路の他端が接続されている。さらに、並列共振回路
の一端とIGBT22のエミッタとの間にバッファコン
デンサ21が接続されている。
【0037】ここで、誘導加熱コイル20は図示を省略
した冷凍サイクルの圧縮機に設置されたり、室内熱交換
器に設置されたりするもので、誘導磁界によって生じた
渦電流によって冷媒が接触する金属を加熱して冷媒を加
熱する機能を有する。
【0038】上記のように構成された本実施形態の動作
について以下に説明する。先ず、ダイオード3,4、中
間コンデンサ11,12及び平滑コンデンサ9は倍電圧
整流回路を構成し、交流電源1の電圧極性がリアクトル
2側にて正の場合に交流電源1→リアクトル2→ダイオ
ード3→中間コンデンサ11→交流電源1の電流経路に
て中間コンデンサ11が充電され、交流電源1の電圧極
性が反対になると、交流電源1→中間コンデンサ12→
ダイオード4→リアクトル2→交流電源1の経路にて中
間コンデンサ12が充電される。そして、中間コンデン
サ11,12の両端電圧を加えた電圧が平滑コンデンサ
9に印加される。従って、交流電源1が100Vであれ
ば、平滑コンデンサ9の両端に略280Vの直流電圧が
発生する。この直流電圧は冷凍サイクルの駆動電源とし
て供給される。
【0039】次に、ダイオード13〜16は全波整流回
路を構成し、スイッチ17及び切換スイッチ18が図示
した接続状態にあったとすると、バッファコンデンサ2
1の作用のもとで平滑されてその両端に略140Vの直
流電圧が発生する。ここで、IGBT22をオン状態に
するとコンデンサ19及び誘導加熱コイル20でなる並
列共振回路に直流電圧が印加される。ここで、並列共振
回路が20kHz の共振周波数を有するものとし、この
共振周波数に近い周波数でIGBT22をオン、オフ制
御すると誘導加熱コイル20に共振電流が流れる。
【0040】図2はIGBT22をオン、オフ制御する
場合に、IGBT22に流れる電流及びIGBT22の
エミッタ・コレクタ間電圧Vceの時間変化を示したもの
である。いま、時刻t1 にてIGBT22をオン状態に
すると、誘導加熱コイル20を通してIGBT22に電
流が流れ始め、それ以降直線的に増加する。続いて、時
刻t2 にてIGBT22をオフ状態にすると、誘導加熱
コイル20の電流がコンデンサ19を逆充電する方向に
流れ、共振が始まる。コンデンサ19が逆充電されて両
端電圧が−140Vになると、IGBT22のエミッタ
・コレクタ間電圧Vceが最大値に到達し、コンデンサ1
9から誘導加熱コイル20に電流が流れ始める。その
後、時刻t3 にてコンデンサ19が140Vに充電さ
れ、この時点でIGBT22をオン状態にする。しかし
て、IGBT22を並列共振回路の共振周波数に近い周
波数にてオン、オフ動作させることによって誘導加熱コ
イル20に共振電流を流すことができる。この場合、I
GBT22をオン、オフする周波数を変更することによ
って、誘導加熱コイル20に流れる共振電流の大きさを
制御することができる。
【0041】一方、切換スイッチ17,18をそれぞれ
常開側接点Bに切換接続し、交流電源1の電圧がそのゼ
ロクロス点を通過する直後から適当な期間にわたってI
GBT22をオン状態にすることによって電源力率の向
上及び電源側に漏洩する高調波の低減が可能となる。
【0042】一般に、電源力率及び高調波が問題になる
のは交流入力電流が比較的大きい場合である。従って、
空気調和機にあっては、暖房運転モードで起動した場
合、ある程度の時間を経過してから高力率通電を実行す
ることによってその効果が得られる。一方、暖房運転モ
ードでの起動時には冷凍機油の潤滑性を高めたり、室内
ユニットから暖かい空気を早急に送り出すことが望まれ
る。また、暖房運転モードで起動した場合、前述したよ
うに入力電流は許容値よりも低く抑えられる。
【0043】しかして、空気調和機を暖房運転モードで
運転する場合の起動期間に切換スイッチ17,18を図
示した接続状態とし、起動後は切換スイッチ17,18
を図示したとは反対側に切換接続することによって、力
率改善回路を有効に利用することができ、また、暖房モ
ードで起動する場合の立上り性能を向上させることがで
きる。
【0044】図3は圧縮機31に誘導加熱コイル20を
設置した例で、圧縮機31は下部側方に冷媒入側接続管
31Aを有し、頂部に冷媒出側接続管31Bを有してい
る。この圧縮機31の底部に、例えば、スパイラル状の
誘導加熱コイル20を設置することによって、冷凍機油
の粘度を早期に下げることができる。
【0045】図4は上述した電源装置を適用した空気調
和機の実施形態を、冷凍サイクル系統と併せて示した制
御回路図である。図中、図1と同一の要素には同一の符
号を付してその説明を省略する。ここでは、交流電源1
に対して、ノイズフィルタ23を介して、図1に示した
電源装置が接続され、さらに、平滑コンデンサ9の両端
に、直流を交流に変換するインバータ装置30が接続さ
れている。
【0046】インバータ装置30の交流出力端には圧縮
機31が接続され、圧縮機31−四方弁32−室内熱交
換器33−膨張弁34−室外熱交換器35−四方弁32
−圧縮機31の順に配管接続されて周知の冷凍サイクル
を形成し、さらに、室内熱交換器33の熱交換を促進す
るために室内ファン36が、室外熱交換器35の熱交換
を促進するために室外ファン37がそれぞれ設けられて
いる。なお、図1に示した誘導加熱コイル20の代わり
に二つの誘導加熱コイル20A,20Bが並列接続さ
れ、このうち、誘導加熱コイル20Aが圧縮機31に設
置され、誘導加熱コイル20Bが室内熱交換器33に設
置されている。
【0047】また、IGBT22、切換スイッチ17,
18、インバータ装置30、四方弁32、膨張弁34、
室内ファン36及び室外ファン37を制御するために、
それぞれマイクロコンピュータを含んでなる室内制御部
40及び室外制御部50を備え、交流電源1から供給さ
れる電流すなわち入力電流を検出する電流検出器24の
出力信号と、交流電圧のゼロクロス点を検出するゼロク
ロス検出器25の出力信号がそれぞれ室外制御部50に
加えられる。
【0048】このうち、室内制御部40はノイズフィル
タ23の前段に接続されており、交流電源1の電圧を降
圧したのち整流、平滑して動作電力を得ると共に、室外
制御部50に対してその動作電力を供給している。ま
た、室内制御部40及び室外制御部50は通信線で接続
され、相互に情報交換できるようになっている。また、
室内制御部40には図示省略のリモコン装置の設定情報
を受信する受信部41、室内温度を検出する室温センサ
42、運転状態を表示する表示器43、室内ファン36
を駆動する室内ファンモータ36M、吹出し空気の方向
を調節するルーバ44が接続されている。一方、室外制
御部50には外気温を検出する外気温センサ51、四方
弁32の循環経路を変更する四方弁コイル32C、膨張
弁34の開度を制御する膨張弁モータ34M、室外ファ
ン37を駆動する室外ファンモータ37Mが接続されて
いる。
【0049】上記のように構成された本実施形態の動作
について以下に説明する。先ず、交流電源1の交流電圧
はダイオード3,4、中間コンデンサ11,12でなる
倍電圧整流回路で整流され、平滑コンデンサ9で平滑さ
れてインバータ装置30に加えられる。また、交流電圧
はダイオード13〜16でなる全波整流回路で整流さ
れ、バッファコンデンサ21の両端に直流電圧が発生
し、IGBT22と、コンデンサ19及び誘導加熱コイ
ル20A,20Bでなる並列共振回路との直列回路に印
加される。切換スイッチ17,18は図示した接続状態
にあり、IGBT22はオフ状態にあるものとする。一
方、室内制御部40及び室外制御部50は交流電源1か
ら動作電力の供給を受けて待機状態にある。
【0050】次に、図示省略のリモコン装置から運転指
令、運転モード、設定室温、風速、風向等の設定信号が
発信されると、これらの信号が受信部41で受信され、
室内制御部40に加えられる。室内制御部40は運転状
態等を表示器43に表示し、設定された風速に従って室
内ファンモータ36Mを制御し、設定された風向に従っ
てルーバ44を制御する。さらに、室内制御部40は設
定室温と室温センサ42で検出された検出室温とに基づ
いて圧縮機31を駆動する電源周波数を決定し、その周
波数指令を運転モード信号と併せて室外制御部50に送
信する。
【0051】室外制御部50は室内制御部40から送信
された運転モード信号に応じて四方弁コイル32Cの励
磁状態を制御し、電源周波数に従ってインバータ装置3
0を制御する。また、室外制御部50は室外ファンモー
タ37Mを駆動すると共に、室外熱交換器35の入口側
と出口側の冷媒の温度差が適切な範囲に保たれるように
膨張弁モータ34Mを制御する。さらに、室外制御部5
0は外気温センサ51の温度検出値に従って室外ファン
モータ37Mの速度を制御したり、暖房運転時に着霜が
予測されるとき、四方弁コイル32Cを一時的に冷房モ
ードに切換えたりする。なお、冷凍サイクル系統の制御
については種々に提案され、公知であるのでその詳しい
説明を省略する。
【0052】一方、室外制御部50は切換スイッチ1
7,18を図示した接続状態に保持したままIGBT2
2をオン、オフ制御して誘導加熱コイル20A,20B
に高周波電流を流したり、切換スイッチ17,18を図
示したとは反対側に切換え、ゼロクロス検出器25によ
って検出されたゼロクロス点以降の所定の期間にIGB
T22をオン状態にしたりする。以下の説明では前者を
誘導加熱通電モード、後者を高力率通電モードと称する
ことにする。
【0053】図5はこれらの制御を実行する室内制御部
40及び室外制御部50の具体的な処理手順を示すフロ
ーチャートである。以下、このフローチャートに従って
室外制御部50の動作を説明する。この場合、最初のス
テップ111 にて起動時周波数ホールド中か否かを判定
し、ホールド中であればステップ117 以下の処理に進
み、ホールド中でなければステップ112 の処理に進む。
ステップ112 においては除霜制御中か否かを判定し、除
霜制御中でないと判定した場合にはステップ113 にて暖
房運転モードか否かを判定する。ここで、暖房の運転モ
ードでないと判定すれば、ステップ115 でIGBTを一
定時間だけオフ状態に保持して並列共振回路の残留エネ
ルギーが放出された後、切換スイッチ17,18の切換
えを行うことによって接点保護を図る。
【0054】その後、ステップ116 で高力率通電モード
で運転し、ステップ111 の処理に戻る。なお、ステップ
112 にて除霜制御中と判定した場合にはステップ117 の
処理に進み、また、ステップ113 にて暖房運転モードと
判定された場合にはステップ114 で外気温が所定値以下
か否かを判定し、所定値以下でない場合には前述のステ
ップ115 の処理に進み、所定値以下である場合にはステ
ップ117 の処理に進む。
【0055】ステップ117 においては、高力率運転モー
ドか否かを判定し、高力率通電モードであったとすれ
ば、ステップ118 にてIGBTを一定時間だけオフ状態
に保持し、リアクトル2の残留エネルギーの放出を待っ
てステップ119 の処理を実行する。また、ステップ117
で高力率運転モードでなかったとすれば直ぐにステップ
119 の処理を実行する。このステップ119 では誘導加熱
通電モード運転を実行する。次のステップ120 では電流
検出器24による入力電流を検出し、次のステップ121
にて、検出した入力電流が最大許容電流よりも小さく設
定した設定値を越えるか否かを判定し、越える場合には
ステップ122 にて誘導加熱能力の低減処理、例えば、I
GBT22のオン、オフ周波数をシフトさせからステッ
プ111 の処理に戻り、越えない場合には直接ステップ11
1 の処理に戻る。
【0056】図5に示した処理を実行することにより、
起動時周波数ホールド中に高力率通電モードの指令がな
ければ、誘導加熱通電モードでの運転が行われる。誘導
加熱通電モードで運転中に、入力電流が設定値を越えた
場合には設定値まで下がるように誘導加熱能力を低減さ
せる。また、高力率通電モードから誘導加熱通電モード
に移行するとき、あるいは、誘導加熱通電モードから高
力率通電モードに移行するとき、IGBTを一定時間オ
フ状態に保持するので、リアクトル2または並列共振回
路に蓄積されたエネルギーの放出後に切換スイッチ1
7,18の切換えが行われるため、その接点を保護する
ことができる。また、冷房運転モードであっても、起動
時周波数ホールド期間を経過した後は高力率通電モード
で運転される。
【0057】かくして、本実施形態によれば、暖房モー
ドで起動する場合の立上り性能を格段に向上させること
ができる。
【0058】ところで、高力率通電モードにおいては、
交流電圧のゼロクロス通過点から所定の時間だけ、交流
電源をリアクトルを介して短絡し、これにより電流波形
の導通角を拡大して電源力率の改善及び高調波の低減を
図ったが、この場合、リアクトルを短絡することによ
り、リアクトルから「ジー」というような不快な騒音が
発生することがある。この騒音を防止するには、リアク
トルの剛性を向上して騒音を抑えたり、リアクトルの周
囲を覆って防音したりするなどの対策が必要となるが、
このような対策がコストアップを招くという問題があ
る。
【0059】図6はこの騒音を低減するべく、同図
(b)に示したように、IGBT22に加える力率改善
パルスPpfに続いて、複数の騒音低減パルスPnsを発生
するようにしたものである。これによって、同図(a)
に示すように、交流電流波形が改善されて騒音を低減す
ることができる。なお、騒音低減パルスPnsは1個でも
良いが、2〜3個にすればより効果的である。
【0060】なお、上記実施形態では図1に示した電源
装置を適用した空気調和機について説明したが、図1に
示した電源装置は空気調和機以外の例えばショーケース
等、冷凍サイクルを使用する殆どの装置に適用すること
ができる。
【0061】また、上記実施形態では室温センサ42を
圧縮機31の電源周波数の算出に使用したが、暖房モー
ド運転の起動時、室温の低い状態で誘導加熱コイル20
Bの能力を高めることによって、すなわち、電流値を増
大することによって、暖かい空気を迅速に吹出すことが
できる。
【0062】
【発明の効果】以上の説明によって明らかなように、本
発明によれば、コンバータ装置の電源側に直列に接続さ
れたリアクトルを負荷として強制的に短絡通電させるス
イッチング素子を含んでなる強制通電回路と、強制通電
回路の短絡電流経路に設けられ、誘導加熱コイルを共振
要素とする並列共振回路とを備え、第1の通電モードで
並列共振回路を短絡状態とし、第2の通電モードで並列
共振回路を接続状態とすると共に、第1の通電モードで
ゼロクロス点以降の所定の期間だけスイッチング素子を
オン状態とし、第2の通電モードで並列共振回路の共振
周波数に近い周波数でスイッチング素子をオン、オフさ
せるようにしたので、コンバータ装置の出力を電動機の
電源として用いる機能のほかに、誘導加熱コイルを同じ
スイッチング素子で機能させることにより、加熱装置と
して使用することによって、力率改善回路を有効に活用
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る冷凍サイクル駆動用電源装置の一
実施形態の構成を示す回路図。
【図2】図1に示す実施形態の動作を説明するために、
この実施形態を構成するIGBTに流れる電流及びエミ
ッタ・コレクタ間電圧の時間変化を示した図。
【図3】図1に示した実施形態を構成する誘導加熱コイ
ルを圧縮機に設置した斜視図。
【図4】本発明に係る空気調和機の一実施形態の構成を
示す制御回路図。
【図5】図4に示す実施形態の動作を説明するために、
主要素の具体的な処理手順を示すフローチャート。
【図6】本発明に係る冷凍サイクル駆動用電源装置の他
の制御例を示すタイムチャート。
【図7】従来の冷凍サイクル駆動用電源装置としての高
力率整流回路を示した回路図。
【符号の説明】
1 交流電源 2 リアクトル 3,4,13〜16 ダイオード 9 平滑コンデンサ 11,12 中間コンデンサ 17,18 切換スイッチ 19,21 コンデンサ 20,20A,20B 誘導加熱コイル 22 IGBT(スイッチング素子) 23 ノイズフィルタ 24 電流検出器 25 ゼロクロス検出器 30 インバータ装置 31 圧縮機 32 四方弁 33 室内熱交換器 34 膨張弁 35 室外熱交換器 40 室内制御部 50 室外制御部

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】交流電源から供給される交流電圧を直流電
    圧に変換するコンバータ装置と、 前記コンバータ装置の電源側に直列に接続されたリアク
    トルと、 前記交流電源に対して前記リアクトルを負荷として強制
    的に短絡通電させるスイッチング素子を含んでなる強制
    通電回路と、 前記強制通電回路の短絡電流経路に設けられ、誘導加熱
    コイルを共振要素とする並列共振回路と、 第1の通電モードで前記並列共振回路を短絡状態とし、
    第2の通電モードで前記並列共振回路を接続状態とする
    モード選択手段と、 前記交流電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出
    器と、 第1の通電モードで前記ゼロクロス検出器で検出された
    ゼロクロス点以降の所定の期間だけ前記スイッチング素
    子をオン状態とし、第2の通電モードで前記並列共振回
    路の共振周波数に近い周波数で前記スイッチング素子を
    オン、オフさせる制御手段と、 を備えた電源装置。
  2. 【請求項2】第1の通電モードでぜロクロス点以降の所
    定の期間だけ前記スイッチング素子をオン状態とした後
    に、前記所定の期間よりも短い期間で、前記スイッチン
    グ素子を少なくとも1回オン状態とする請求項1に記載
    の電源装置。
  3. 【請求項3】前記モード選択手段は切換スイッチを含ん
    でなる請求項1又は2に記載の電源装置。
  4. 【請求項4】前記切換スイッチの切換接続時に、前記ス
    イッチング素子を所定時間だけオフ状態に保持する請求
    項2に記載の電源装置。
  5. 【請求項5】前記交流電源からの入力電流を検出する電
    流検出手段を備え、検出された電流値が予め設定された
    設定値以下である期間に前記第2の通電モードを選択す
    る請求項1乃至4のいずれかに記載の電源装置。
  6. 【請求項6】請求項1記載の電源装置の前記コンバータ
    装置の出力を冷凍サイクル駆動装置用電動機の電源と
    し、前記誘導加熱コイルを冷媒の加熱に使用する冷凍サ
    イクル駆動用電源装置。
  7. 【請求項7】前記冷凍サイクルの除霜運転中に前記第2
    の通電モードを選択する請求項6に記載の冷凍サイクル
    駆動用電源装置。
  8. 【請求項8】前記電流検出手段によって検出される入力
    電流が許容最大値以下になるように前記誘導加熱コイル
    の電流を制御する請求項6に記載の冷凍サイクル駆動用
    電源装置。
  9. 【請求項9】前記誘導加熱コイルを圧縮機に設置した請
    求項6に記載の冷凍サイクル駆動用電源装置。
  10. 【請求項10】請求項6乃至9のいずれかに記載の冷凍
    サイクル駆動用電源装置を用いた空気調和機。
  11. 【請求項11】前記誘導加熱コイルを室内熱交換器に設
    置した請求項10に記載の空気調和機。
  12. 【請求項12】室温を検出する室温センサを備え、室温
    が低い場合ほど前記誘導加熱コイルの電流を増大させる
    請求項11に記載の空気調和機。
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