JPWO2008035519A1 - 空気調和機 - Google Patents

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Abstract

上アームまたは下アームスイッチング素子群のいずれか一方から上アームまたは下アーム制御回路に過電圧が印加されたときに、他方の上アームまたは下アーム制御回路の電源供給部に過電圧が印加されることを遮断するための過電圧遮断部を備え、過電圧遮断部は、それぞれのスイッチング電源供給部を分離する構成である。これにより、スイッチング素子群のどれか１つが破壊したときに連鎖的に破壊が進行して、制御回路では停止できないＤＣ電圧のショートモードに陥るといった課題を解決する。

Description

本発明は空気調和機に関し、特に、インバータ用のスイッチング電源の回路構成を改善した空気調和機に関するものである。
従来、この種の空気調和機としては、図５に示すものがあった（例えば、特許文献１参照）。図５は従来の空気調和機を示すものであり、ＡＣ電源を整流するダイオードブリッジ１と、ダイオードブリッジ１により整流された電圧をＤＣ電圧に平滑するインバータ用の平滑コンデンサ２と、圧縮機モータ３と、平滑化されたＤＣ電圧を交流電圧に変換して圧縮機モータ３に印加するインバータ回路部を備え、該インバータ回路部はブリッジ接続された上アームスイッチング素子群４と下アームスイッチング素子群５とから構成される。空気調和機は、更に、抵抗６とダイオード７とコンデンサ８から構成されるブートストラップ回路と、上アームスイッチング素子群４と圧縮機モータ３との接続側を基準電位とするとともに、ブートストラップ回路方式により電源が供給されて上アームスイッチング素子群４の駆動を行う上アームスイッチング素子ドライブ回路９と、前記ＤＣ電圧の負極側を基準電位にもち上アームスイッチング素子ドライブ回路９の駆動制御を行う上アーム制御回路１０と、ＤＣ電圧の負極側を基準電位に持ち下アームスイッチング素子群５の駆動制御を行う下アーム制御回路１１と、ＤＣ電圧の負極側を基準電位にもち上アームスイッチング素子群４と下アームスイッチング素子群５のオン・オフのタイミングを決定し、上アーム制御回路１０と下アーム制御回路１１にそのタイミング信号を伝えるモータ制御ＩＣ１２と、前記平滑化されたＤＣ電圧の正負両極間に接続され、上アームスイッチング素子ドライブ回路９と上アーム制御回路１０と下アーム制御回路１１に共通のスイッチング駆動用の電源を供給するスイッチング電源１４とを備えた構成である。
特開２００５−１６０２６８号公報
しかしながら、前記従来の構成では上アームスイッチング素子群のどれかのスイッチング素子がショートモードで破壊したときに、上アームスイッチング素子ドライブ回路９にＤＣ電圧の正極側電位が印加されて上アームスイッチング素子ドライブ回路９が耐圧破壊し、上アーム制御回路１０にＤＣ電圧の正極側電位が印加され、上アーム制御回路１０が耐圧破壊する。このとき、上アーム制御回路１０の電源が下アーム制御回路１１の電源と共通となっているために、下アーム制御回路１１にＤＣ電圧の正極側電位が印加され、下アーム制御回路１１が耐圧破壊し、下アームスイッチング素子群がショートモードで破壊し、制御回路では停止できないＤＣ電圧のショートモードに陥るという連鎖的な破壊モードをもっていた。
この連鎖破壊のモードは、上アームスイッチング素子ドライブ回路９の電源を構成しているブートストラップ回路のダイオード７がショートモードで破壊したときや、下アームスイッチング素子群のどれかのスイッチング素子がショートモードで破壊し、過電流でそのスイッチング素子のＤＣ電圧の負極側に接続されている部分が切断された場合にも発生する。
本発明は、上記従来の課題を解決するために、インバータ用のスイッチング電源の回路構成を改善した空気調和機を提供することを目的とするものである。
前記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和機は、ＡＣ電源からのＡＣ電圧を整流及び平滑することによりＤＣ電圧を生成するＤＣ電圧生成部と、前記ＤＣ電圧生成部で生成されたＤＣ電圧を交流電圧に変換して圧縮機モータに印加するためのインバータ回路部と、前記インバータ回路部の駆動制御を行うインバータ回路駆動制御部と、前記ＤＣ電圧生成部で生成されたＤＣ電圧を用いて前記インバータ回路駆動制御部にスイッチング駆動電源を供給するためのスイッチング電源供給部とを備え、前記インバータ回路部は、前記ＤＣ電圧の正極側ラインと負極側ライン間にブリッジ接続された上アームスイッチング素子群と下アームスイッチング素子群とから構成され、前記インバータ回路駆動制御部は、前記上アームスイッチング素子群の駆動を行う上アームスイッチング素子ドライブ回路と、前記上アームスイッチング素子ドライブ回路の駆動制御を行う上アーム制御回路と、前記下アームスイッチング素子群の駆動制御を行う下アーム制御回路とを備える。上記構成の空気調和機において、前記上アームまたは下アームスイッチング素子群のいずれか一方から対応する前記上アームまたは下アーム制御回路に過電圧が印加されたときに、他方の上アームまたは下アーム制御回路の前記電源供給部に過電圧が印加されることを遮断するための過電圧遮断部を備えたことを特徴とする。
過電圧遮断部は、好ましくは、それぞれのスイッチング電源供給部を分離すること、または、過電圧の伝播防止用に保護素子を追加すること、または、上アームまたは下アーム制御回路に過電圧が印加されたときにＡＣ電源を遮断する別の手段を設けることにより構成される。
本発明の空気調和機は、上アームスイッチング素子ドライブ回路及び上アーム制御回路の電源と下アーム制御回路の電源を分離するか、または、過電圧の伝播防止用に保護素子を設けるか、または、制御回路に過電圧が印加されたときにＡＣ電源を遮断する別の手段を設けたことで、制御回路では停止できないＤＣ電圧のショートモードに陥ることを防止することができる。
本発明の実施形態１に係る空気調和機の構成を示す回路図 本発明の実施形態２に係る空気調和機の構成を示す回路図 本発明の実施形態３に係る空気調和機の構成を示す回路図 本発明の実施形態４に係る空気調和機の構成を示す回路図 従来の空気調和機の構成を示す回路図
符号の説明
１ ダイオードブリッジ
２ 平滑コンデンサ
３ 圧縮機モータ
４ 上アームスイッチング素子群
５ 下アームスイッチング素子群
６ 抵抗
７ ダイオード
８ コンデンサ
９ 上アームスイッチング素子ドライブ回路
１０ 上アーム制御回路
１１ 下アーム制御回路
１２ モータ制御ＩＣ
１３ スイッチング電源
１４ スイッチング電源
１５ 第１のダイオード
１６ 第２のダイオード
１７ 第１のツェナーダイオード
１８ 第１の抵抗
１９ 第２のツェナーダイオード
２０ 第２の抵抗
２１ リレー
２２ 第３のツェナーダイオード
本発明の基本形態による空気調和機は、ＡＣ電源からのＡＣ電圧を整流及び平滑することによりＤＣ電圧を生成するＤＣ電圧生成部と、前記ＤＣ電圧生成部で生成されたＤＣ電圧を交流電圧に変換して圧縮機モータに印加するためのインバータ回路部と、前記インバータ回路部の駆動制御を行うインバータ回路駆動制御部と、前記ＤＣ電圧生成部で生成されたＤＣ電圧を用いて前記インバータ回路駆動制御部にスイッチング駆動電源を供給するためのスイッチング電源供給部とを備える。前記インバータ回路部は、前記ＤＣ電圧の正極側ラインと負極側ライン間にブリッジ接続された上アームスイッチング素子群と下アームスイッチング素子群とから構成され、前記インバータ回路駆動制御部は、前記上アームスイッチング素子群の駆動を行う上アームスイッチング素子ドライブ回路と、前記上アームスイッチング素子ドライブ回路の駆動制御を行う上アーム制御回路と、前記下アームスイッチング素子群の駆動制御を行う下アーム制御回路とを備える。上記構成の空気調和機において、前記上アームまたは下アームスイッチング素子群のいずれか一方から対応する前記上アームまたは下アーム制御回路に過電圧が印加されたときに、他方の上アームまたは下アーム制御回路の前記電源供給部に過電圧が印加されることを遮断するための過電圧遮断部を備えたことを特徴とする。
第１の実施形態に係る発明は、本発明の基本形態において、スイッチング電源供給部内に、上アームスイッチング素子ドライブ回路及び上アーム制御回路に共通の電源用に第１の出力巻線を設けるとともに下アームドライブ回路の電源用に第２の出力巻線を設け、前記過電圧遮断部として、前記第１の出力巻線と前記第２の出力巻線とは電源供給側で互いに分岐した構成としたことを特徴とする。このように、上アームスイッチング素子ドライブ回路と上アーム制御回路の電源と下アーム制御回路の電源を分離することで、片方の回路がスイッチング素子からの過電圧により耐圧破壊したときに他方の電源に過電圧がまわりこむことを防止することができるので、制御回路では停止できないＤＣ電圧のショートモードに陥ることを防ぐことが出来る。
第２の実施形態に係る発明は、本発明の基本形態において、スイッチング電源供給部は、前記上アームスイッチング素子ドライブ回路と前記上アーム制御回路と前記下アーム制御回路の電源用に共通の出力巻線を有し、前記過電圧遮断部は過電圧の伝播防止用の保護素子で構成され、前記伝播防止用の保護素子として、前記上アームスイッチング素子ドライブ回路及び前記上アーム制御回路の電源入力部に第１のダイオードを設けるとともに、前記下アーム制御回路の電源入力部に第２のダイオードを設けたことを特徴とする。このように、上アームスイッチング素子ドライブ回路と上アーム制御回路の電源の正極側ラインにダイオードを設け、下アーム制御回路の電源の正極側ラインにダイオードを設けることで片方の回路がスイッチング素子からの過電圧により耐圧破壊したときに他方の電源に過電圧がまわりこむことを防止することができるので、制御回路では停止できないＤＣ電圧のショートモードに陥ることを防ぐことが出来る。
第３の実施形態に係る発明は、本発明の基本形態において、スイッチング電源供給部は、前記上アームスイッチング素子ドライブ回路と前記上アーム制御回路と前記下アーム制御回路の電源用に共通の出力巻線を有し、前記過電圧遮断部は過電圧の伝播防止用の保護素子で構成され、前記過電圧伝播防止用の保護素子として、前記上アームスイッチング素子ドライブ回路及び前記上アーム制御回路の電源入力部に第１の抵抗素子を設けるとともに、前記第１の抵抗素子と前記上アームスイッチング素子ドライブ回路及び前記上アーム制御回路の電源入力部との間にカソードが接続されるとともに前記ＤＣ電圧の負極側にアノードが接続された第１のツェナーダイオードが設けられ、前記下アーム制御回路の電源入力部に第２の抵抗素子を設け、前記第２の抵抗素子と前記下アーム制御回路の電源入力部との間にカソードが接続されるとともに前記ＤＣ電圧の負極側にアノードが接続された第２のツェナーダイオードが設けられたことを特徴とする。
このように、上アームスイッチング素子ドライブ回路と上アーム制御回路の電源入り口部に電源極間にツェナーダイオードをカソードが正極となるように接続し、ツェナーダイオードのカソードとスイッチング電源出力部間に抵抗を設け、下アーム制御回路の電源入り口部に電源極間にツェナーダイオードをカソードが正極となるように接続し、ツェナーダイオードのカソードとスイッチング電源出力部間に抵抗を設けることで、片方の回路がスイッチング素子からの過電圧により耐圧破壊しその電源に過電圧が印加された時にその電源の極間に接続しているツェナーダイオードがショートモードで破壊して電源の過電圧を防止すると共にスイッチング電源出力部間に挿入された抵抗がツェナーダイオードのショート電流で断線破壊するので、他方の電源に過電圧がまわりこむことを防止することができるので、制御回路では停止できないＤＣ電圧のショートモードに陥ることを防ぐことが出来る。
第４の実施形態に係る発明は、本発明の基本形態において、スイッチング電源供給部は、前記上アームスイッチング素子ドライブ回路と前記上アーム制御回路と前記下アーム制御回路の電源用に共通の出力巻線を有し、前記過電圧遮断部は過電圧の印加防止用のＡＣ電源遮断部と過電圧の伝播防止用の保護素子で構成され、前記ＡＣ電源遮断部として、前記ＡＣ電源と前記ＤＣ電圧生成部との間にリレーを設けるとともに該リレーのコイル部の電源供給側を前記スイッチング電源供給部の出力部に接続し、前記過電圧の伝播防止用の保護素子として、前記スイッチング電源供給部の出力部にカソードが接続されるとともに前記ＤＣ電圧の負極側にアノードが接続された第３のツェナーダイオードが設けられたことを特徴とする。
このように、ＡＣ電源にリレーを設けそのコイル側の電源を上アームスイッチング素子ドライブ回路と上アーム制御回路と下アーム制御回路の電源に接続し、上アームスイッチング素子ドライブ回路と上アーム制御回路と下アーム制御回路の電源の極間にツェナーダイオードをカソードが正極となるように接続することで、スイッチング素子からの過電圧により上アームスイッチング素子ドライブ回路または上アーム制御回路または下アーム制御回路のどれかが過電圧破壊し電源に過電圧が印加されたときにツェナーダイオードがショートモードで破壊しリレーのコイル電流が遮断されリレーをオフされるので、制御回路では停止できないＤＣ電圧のショートモードに陥ることを防ぐことが出来る。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態に係る空気調和機の構成を示す。図１に示す空気調和機は、ＡＣ電源を整流するダイオードブリッジ１と、ダイオードブリッジ１により整流された電圧をＤＣ電圧に平滑するインバータ用の平滑コンデンサ２と、平滑化されたＤＣ電圧の正極側ライン２ａと負極側ライン２ｂ間に接続され、ＤＣ電圧を交流電圧に変換して圧縮機モータ３に駆動電源として印加するインバータ回路部を備える。該インバータ回路部はブリッジ接続された構成の上アームスイッチング素子群４と下アームスイッチング素子群５とから構成され、また、ダイオードブリッジ１と平滑コンデンサ２とでＤＣ電圧生成部を構成している。空気調和機は、更に、抵抗６とダイオード７と電解コンデンサ８から構成されるブートストラップ回路を備え、インバータ回路部内の高電圧側（上アーム側）の駆動電源は、このブートストラップ電源として供給されている。
空気調和機は、更に、上アームスイッチング素子群４の駆動を行う上アームスイッチング素子ドライブ回路９を有し、この上アームスイッチング素子ドライブ回路９は、上アームスイッチング素子群４と圧縮機モータ３との接続側ラインを基準電位として、前記ブートストラップ回路により駆動電源が供給されることで上アームスイッチング素子群４の駆動を行っている。空気調和機は、更に、ＤＣ電圧の負極側ライン２ｂを基準電位として上アームスイッチング素子ドライブ回路９の駆動制御を行う上アーム制御回路１０と、ＤＣ電圧の負極側ライン２ｂを基準電位として下アームスイッチング素子群５の駆動制御を行う下アーム制御回路１１と、上アームスイッチング素子群４と下アームスイッチング素子群５のオン・オフのタイミングを決定するモータ制御ＩＣ１２を備える。このようにモータ制御ＩＣ１２は上アームスイッチング素子群４と下アームスイッチング素子群５のオン・オフのタイミングを決定して、上アーム制御回路１０と下アーム制御回路１１にそのタイミング信号を伝える。空気調和機は更にスイッチング電源１３を備え、該スイッチング電源１３は平滑化されたＤＣ電圧の正極側ライン２ａと負極側ライン２ｂ間に接続され、上アームスイッチング素子ドライブ回路９及び上アーム制御回路１０と下アーム制御回路１１にスイッチング駆動用の電源を供給する。ここで、上アームスイッチング素子ドライブ回路９と上アーム制御回路１０と下アーム制御回路１１とモータ制御ＩＣ１２とでインバータ回路駆動制御部を構成している。
上記構成において、スイッチング電源１３は、上アームスイッチング素子ドライブ回路９及び上アーム制御回路１０に共通の電源用に第１の出力巻線１３ａを有し、下アーム制御回路１１の電源用に第２の出力巻線１３ｂを有し、第１の出力巻線１３ａと第２の出力巻線１３ｂは前記ＤＣ電圧の負極側との間で共通の接続点１３ｃを有するとともに、電源供給側では互いに分岐し、第１の出力巻線１３ａからの電源は、第１の電源供給側ライン１３ｄを通って上アームスイッチング素子ドライブ回路９及び上アーム制御回路１０に共通に印加され、第２の出力巻線１３ｂからの電源は、第２の電源供給側ライン１３ｅを通って下アーム制御回路１１に印加される。
以上のように構成された空気調和機では、上アームスイッチング素子ドライブ回路９及び上アーム制御回路１０への電源供給回路と下アーム制御回路１１への電源供給回路が、それぞれ第１の出力巻線１３ａと第２の出力巻線１３ｂとして分離構成されているので、上アーム制御回路１０と下アーム制御回路１１のいずれか一方の回路がスイッチング素子からの過電圧により耐圧破壊した場合でも、他方の電源回路に過電圧がまわりこむことが防止される。上記構成により、制御回路では停止できないＤＣ電圧のショートモードに陥るといった連鎖的な破壊モードを防止することができる。
（実施の形態２）
図２は本発明の第２の実施の形態における空気調和機の構成を示す。本実施の形態２に係る空気調和機は、図１に示す実施の形態１の空気調和機において、スイッチング電源を、上アームスイッチング素子ドライブ回路と上アーム制御回路と下アーム制御回路の電源用に共通の出力巻線（図示せず）を持つスイッチング電源１４に置き換え、上アームスイッチング素子ドライブ回路と上アーム制御回路の電源入力部に第１のダイオード１５を電流の順方向に接続し、下アーム制御回路の電源入力部に第２のダイオード１６を設けたことを特徴とする。具体的には、図２に示すように、空気調和機は、ＡＣ電源を整流するダイオードブリッジ１と、ダイオードブリッジ１により整流された電圧をＤＣ電圧に平滑するインバータ用の平滑コンデンサ２と、平滑化されたＤＣ電圧の正極側ライン２ａと負極側ライン２ｂ間に接続され、ＤＣ電圧を交流電圧に変換して圧縮機モータ３に印加するインバータ回路部を備え、該インバータ回路部はブリッジ構成の上アームスイッチング素子群４と下アームスイッチング素子群５とから構成されている。
空気調和機は、更に、抵抗６とダイオード７とコンデンサ８から構成されるブートストラップ回路と、上アームスイッチング素子群４の駆動を行う上アームスイッチング素子ドライブ回路９を有する。上アームスイッチング素子ドライブ回路９は、上アームスイッチング素子群４と圧縮機モータ３との接続側ラインを基準電位にもち、前記ブートストラップ回路により電源が供給されることで上アームスイッチング素子群４の駆動を行っている。空気調和機は、更に、ＤＣ電圧の負極側ライン２ｂを基準電位として上アームスイッチング素子ドライブ回路９の駆動制御を行う上アーム制御回路１０と、ＤＣ電圧の負極側ライン２ｂを基準電位として下アームスイッチング素子群５の駆動制御を行う下アーム制御回路１１と、上アームスイッチング素子群４と下アームスイッチング素子群５のオン・オフのタイミングを決定するモータ制御ＩＣ１２を備える。
本実施の形態２に係る空気調和機は、更に、平滑化されたＤＣ電圧の正極側ライン２ａと負極側ライン２ｂ間に接続されたスイッチング電源１４を備え、上アームスイッチング素子ドライブ回路９と上アーム制御回路１０と下アーム制御回路１１に共通の電源を供給する。スイッチング電源１４からの電源は正極側ライン１４ａ上の接続点１４ｂを通り、第２のダイオード１６を通って下アーム制御回路１１に供給されるとともに、正極側ライン１４ａ上の接続点１４ｂを通り、第１のダイオード１５及び通接続点１４ｃを通って上アーム制御回路１０に供給されている。図２に示すように、スイッチング電源１４の正極側ライン１４ａにおいて、上記接続点１４ｂと１４ｃ間に第１のダイオード１５が接続され、上記接続点１４ｂと下アーム制御回路１１間を結ぶ結線上に第２のダイオード１６が接続されている。このように、本実施の形態２は、上アームスイッチング素子ドライブ回路と上アーム制御回路の電源入力部に第１のダイオード１５を設け、下アーム制御回路の電源入力部に第２のダイオード１６を設けたことを特徴とする。
本実施の形態２の構成では、スイッチング電源１４の正極側ライン１４ａにおいて、上アームスイッチング素子ドライブ回路と上アーム制御回路の電源入力部（接続点１４ｂと１４ｃ間）に第１のダイオード１５が接続され、下アーム制御回路の電源入力部（接続点１４ｂと下アーム制御回路１１間を結ぶ結線上）に第２のダイオード１６が接続されたことで、上アーム制御回路１０と下アーム制御回路１１のいずれか一方の回路がスイッチング素子からの過電圧により耐圧破壊した場合でも、他方の電源回路に過電圧がまわりこむことが防止され、制御回路では停止できないＤＣ電圧のショートモードに陥るといった連鎖的な破壊モードを防止することができる。
（実施の形態３）
図３は、本発明の第３の実施の形態における空気調和機の構成を示す。本実施の形態３に係る空気調和機は、図２に示す実施の形態２の空気調和機において、第１のダイオードを第１の抵抗１８に置き換え、第１の抵抗と上アームスイッチング素子ドライブ回路と上アーム制御回路の電源入力の間にカソードが接続されるとともにＤＣ電圧の負極側にアノードが接続される第１のツェナーダイオード１７が設けられ、第２のダイオードを第２の抵抗２０に置き換え、第２の抵抗２０と下アーム制御回路１１の電源入力との間にカソードが接続されるとともにＤＣ電圧の負極側ライン２ｂ側にアノードが接続される第２のツェナーダイオード１９が設けられていることを特徴とする。具体的には、図３に示すように、空気調和機は、ＡＣ電源を整流するダイオードブリッジ１と、ダイオードブリッジ１により整流された電圧をＤＣ電圧に平滑するインバータ用の平滑コンデンサ２と、平滑化されたＤＣ電圧の正極側ライン２ａと負極側ライン２ｂ間に接続され、ＤＣ電圧を交流電圧に変換して圧縮機モータ３に印加するインバータ回路部を備え、該インバータ回路部はブリッジ構成の上アームスイッチング素子群４と下アームスイッチング素子群５とから構成されている。
空気調和機は、更に、抵抗６とダイオード７とコンデンサ８から構成されるブートストラップ回路と、上アームスイッチング素子群４の駆動を行う上アームスイッチング素子ドライブ回路９を有する。上アームスイッチング素子ドライブ回路９は、上アームスイッチング素子群４と圧縮機モータ３との接続側ラインを基準電位として前記ブートストラップ回路により電源が供給されることで上アームスイッチング素子群４の駆動を行っている。空気調和機は、更に、ＤＣ電圧の負極側ライン２ｂを基準電位として上アームスイッチング素子ドライブ回路９の駆動制御を行う上アーム制御回路１０と、ＤＣ電圧の負極側ライン２ｂを基準電位として下アームスイッチング素子群５の駆動制御を行う下アーム制御回路１１と、上アームスイッチング素子群４と下アームスイッチング素子群５のオン・オフのタイミングを決定するモータ制御ＩＣ１２を備え、更に、平滑化されたＤＣ電圧の正極側ライン２ａと負極側ライン２ｂ間に接続され、上アームスイッチング素子ドライブ回路９と上アーム制御回路１０と下アーム制御回路１１に共通の電源を供給するためのスイッチング電源１４を備える。
本実施の形態３に係る空気調和機は、上アームスイッチング素子ドライブ回路９と上アーム制御回路１０の電源入り口部に接続された第１のツェナーダイオード１７は、スイッチング電源１４の正極側ライン１４ａと負極側ライン２ｂ間に接続された結線上に、第１のツェナーダイオード１７のカソードが正極側となる向きに接続されている。更に、正極側ライン１４ａ上であって、第１のツェナーダイオード１７のカソードとスイッチング電源１４の出力部間に第１の抵抗１８が接続され、下アーム制御回路１１の正極側と負極側の電源入り口部両極間に第２のツェナーダイオード１９がそのカソードが正極側となる向きに接続され、第２のツェナーダイオード１９のカソードとスイッチング電源１４の正極側ライン１４ａ上の接続点１４ｂ間に第２の抵抗２０が接続されている。
上記構成により、上アーム制御回路１０と下アーム制御回路１１のいずれか一方の回路がスイッチング素子からの過電圧により耐圧破壊しその電源に過電圧が印加された場合、その電源の極間に接続しているツェナーダイオードがショートモードで破壊して電源の過電圧を防止すると共に、スイッチング電源１４の出力部間に挿入された抵抗がツェナーダイオードのショート電流で断線破壊するので、他方の電源に過電圧がまわりこむことが防止される。このように本実施の形態３の構成とすることで、制御回路では停止できないＤＣ電圧のショートモードに陥ることを防ぐことができる。
（実施の形態４）
図４は、本発明の第４の実施の形態における空気調和機の構成を示す。本実施の形態４に係る空気調和機は、図１に示す実施の形態１の空気調和機において、スイッチング電源を上アームスイッチング素子ドライブ回路と上アーム制御回路と下アーム制御回路の電源用に共通の出力巻線を持つスイッチング電源１４に置き換え、スイッチング電源の出力部にツェナーダイオード２２を設け、更に、ＡＣ電源とダイオードブリッジ１との間にリレー２１を設け、リレー２１のコイル部２１ａの電源側をスイッチング電源１４の出力部１４ｅに接続したことを特徴とする。具体的には、図４に示すように、空気調和機は、ＡＣ電源を整流するダイオードブリッジ１と、ダイオードブリッジ１により整流された電圧をＤＣ電圧に平滑するインバータ用の平滑コンデンサ２と、平滑化されたＤＣ電圧の正極側ライン２ａと負極側ライン２ｂ間に接続され、ＤＣ電圧を交流電圧に変換して圧縮機モータ３に印加するインバータ回路部を備え、該インバータ回路部はブリッジ接続された構成の上アームスイッチング素子群４と下アームスイッチング素子群５とから構成されている。
空気調和機は、更に、抵抗６とダイオード７とコンデンサ８から構成されるブートストラップ回路と、上アームスイッチング素子群４の駆動を行う上アームスイッチング素子ドライブ回路９を有する。上アームスイッチング素子ドライブ回路９は、上アームスイッチング素子群４と圧縮機モータ３との接続側ラインを基準電位として前記ブートストラップ回路により電源が供給されることで、上アームスイッチング素子群４の駆動を行っている。空気調和機は、更に、ＤＣ電圧の負極側ライン２ｂを基準電位として上アームスイッチング素子ドライブ回路９の駆動制御を行う上アーム制御回路１０と、ＤＣ電圧の負極側ライン２ｂを基準電位として下アームスイッチング素子群５の駆動制御を行う下アーム制御回路１１と、上アームスイッチング素子群４と下アームスイッチング素子群５のオン・オフのタイミングを決定するモータ制御ＩＣ１２を備える。空気調和機は、更に、平滑化されたＤＣ電圧の正極側ライン２ａと負極側ライン２ｂ間に接続されたスイッチング電源１４を備え、上アームスイッチング素子ドライブ回路９と上アーム制御回路１０と下アーム制御回路１１に共通の電源を供給することは図３に示す実施の形態３と類似した構成である。
本実施の形態４では、図４に示すように、ＡＣ電源にリレー２１が接続され、そのコイル部２１ａの一端側がスイッチング電源１４の正極側ライン１４ａ上の接続点１４ｅを通って，上アームスイッチング素子ドライブ回路９と上アーム制御回路１０と下アーム制御回路１１の電源入力端子に接続され、該コイル部２１ａの他端側がモータ制御ＩＣ１２の電源入力端子に接続されている。更に、上アームスイッチング素子ドライブ回路９と上アーム制御回路１０と下アーム制御回路１１の電源の正極側と負極側間に第３のツェナーダイオード２２をカソードが正極側となるように接続している。即ち、下アーム制御回路１１の電源入り口部において、スイッチング電源１４の正極側ライン１４ａ上の接続点１４ｅと負極側ライン２ｂ間を結ぶ結線上に、第３のツェナーダイオード２２がそのカソードが正極側となる向きに接続された構成である。
上記構成により、スイッチング素子からの過電圧により上アームスイッチング素子ドライブ回路９または上アーム制御回路１０または下アーム制御回路１１のどれかが過電圧破壊して電源に過電圧が印加された場合、第３のツェナーダイオード２２がショートモードで破壊し、リレー２１のコイル電流が遮断されてリレー２１がオフされる。これにより、制御回路では停止できないようなＤＣ電圧のショートモードに陥ることを防止することができる。
本発明による空気調和機のインバータ用のスイッチング電源の回路構成を改善した技術は、同様の構成をもつ他のインバータ機器にも適用できる。
本発明は空気調和機に関し、特に、インバータ用のスイッチング電源の回路構成を改善した空気調和機に関するものである。
従来、この種の空気調和機としては、図５に示すものがあった（例えば、特許文献１参照）。図５は従来の空気調和機を示すものであり、ＡＣ電源を整流するダイオードブリッジ１と、ダイオードブリッジ１により整流された電圧をＤＣ電圧に平滑するインバータ用の平滑コンデンサ２と、圧縮機モータ３と、平滑化されたＤＣ電圧を交流電圧に変換して圧縮機モータ３に印加するインバータ回路部を備え、該インバータ回路部はブリッジ接続された上アームスイッチング素子群４と下アームスイッチング素子群５とから構成される。空気調和機は、更に、抵抗６とダイオード７とコンデンサ８から構成されるブートストラップ回路と、上アームスイッチング素子群４と圧縮機モータ３との接続側を基準電位とするとともに、ブートストラップ回路方式により電源が供給されて上アームスイッチング素子群４の駆動を行う上アームスイッチング素子ドライブ回路９と、前記ＤＣ電圧の負極側を基準電位にもち上アームスイッチング素子ドライブ回路９の駆動制御を行う上アーム制御回路１０と、ＤＣ電圧の負極側を基準電位に持ち下アームスイッチング素子群５の駆動制御を行う下アーム制御回路１１と、ＤＣ電圧の負極側を基準電位にもち上アームスイッチング素子群４と下アームスイッチング素子群５のオン・オフのタイミングを決定し、上アーム制御回路１０と下アーム制御回路１１にそのタイミング信号を伝えるモータ制御ＩＣ１２と、前記平滑化されたＤＣ電圧の正負両極間に接続され、上アームスイッチング素子ドライブ回路９と上アーム制御回路１０と下アーム制御回路１１に共通のスイッチング駆動用の電源を供給するスイッチング電源１４とを備えた構成である。
特開２００５−１６０２６８号公報
しかしながら、前記従来の構成では上アームスイッチング素子群のどれかのスイッチング素子がショートモードで破壊したときに、上アームスイッチング素子ドライブ回路９にＤＣ電圧の正極側電位が印加されて上アームスイッチング素子ドライブ回路９が耐圧破壊し、上アーム制御回路１０にＤＣ電圧の正極側電位が印加され、上アーム制御回路１０が耐圧破壊する。このとき、上アーム制御回路１０の電源が下アーム制御回路１１の電源と共通となっているために、下アーム制御回路１１にＤＣ電圧の正極側電位が印加され、下アーム制御回路１１が耐圧破壊し、下アームスイッチング素子群がショートモードで破壊し、制御回路では停止できないＤＣ電圧のショートモードに陥るという連鎖的な破壊モードをもっていた。
この連鎖破壊のモードは、上アームスイッチング素子ドライブ回路９の電源を構成しているブートストラップ回路のダイオード７がショートモードで破壊したときや、下アームスイッチング素子群のどれかのスイッチング素子がショートモードで破壊し、過電流でそのスイッチング素子のＤＣ電圧の負極側に接続されている部分が切断された場合にも発生する。
本発明は、上記従来の課題を解決するために、インバータ用のスイッチング電源の回路構成を改善した空気調和機を提供することを目的とするものである。
前記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和機は、ＡＣ電源からのＡＣ電圧を整流及び平滑することによりＤＣ電圧を生成するＤＣ電圧生成部と、前記ＤＣ電圧生成部で生成されたＤＣ電圧を交流電圧に変換して圧縮機モータに印加するためのインバータ回路部と、前記インバータ回路部の駆動制御を行うインバータ回路駆動制御部と、前記ＤＣ電圧生成部で生成されたＤＣ電圧を用いて前記インバータ回路駆動制御部にスイッチング駆動電源を供給するためのスイッチング電源供給部とを備え、前記インバータ回路部は、前記ＤＣ電圧の正極側ラインと負極側ライン間にブリッジ接続された上アームスイッチング素子群と下アームスイッチング素子群とから構成され、前記インバータ回路駆動制御部は、前記上アームスイッチング素子群の駆動を行う上アームスイッチング素子ドライブ回路と、前記上アームスイッチング素子ドライブ回路の駆動制御を行う上アーム制御回路と、前記下アームスイッチング素子群の駆動制御を行う下アーム制御回路とを備える。上記構成の空気調和機において、前記上アームまたは下アームスイッチング素子群のいずれか一方から対応する前記上アームまたは下アーム制御回路に過電圧が印加されたときに、他方の上アームまたは下アーム制御回路の前記電源供給部に過電圧が印加されることを遮断するための過電圧遮断部を備える。
上記基本構成において、過電圧遮断部は、それぞれのスイッチング電源供給部を分離すること、または、過電圧の伝播防止用に保護素子を追加すること、または、上アームまたは下アーム制御回路に過電圧が印加されたときにＡＣ電源を遮断する別の手段を設けることにより構成される。
本発明の空気調和機は、上アームスイッチング素子ドライブ回路及び上アーム制御回路の電源と下アーム制御回路の電源を分離するか、または、過電圧の伝播防止用に保護素子を設けるか、または、制御回路に過電圧が印加されたときにＡＣ電源を遮断する別の手段を設けたことで、制御回路では停止できないＤＣ電圧のショートモードに陥ることを防止することができる。
本発明の実施形態１に係る空気調和機の構成を示す回路図 本発明の実施形態２に係る空気調和機の構成を示す回路図 本発明の実施形態３に係る空気調和機の構成を示す回路図 本発明の実施形態４に係る空気調和機の構成を示す回路図 従来の空気調和機の構成を示す回路図
本発明の基本形態による空気調和機は、ＡＣ電源からのＡＣ電圧を整流及び平滑することによりＤＣ電圧を生成するＤＣ電圧生成部と、前記ＤＣ電圧生成部で生成されたＤＣ電圧を交流電圧に変換して圧縮機モータに印加するためのインバータ回路部と、前記インバータ回路部の駆動制御を行うインバータ回路駆動制御部と、前記ＤＣ電圧生成部で生成されたＤＣ電圧を用いて前記インバータ回路駆動制御部にスイッチング駆動電源を供給するためのスイッチング電源供給部とを備える。前記インバータ回路部は、前記ＤＣ電圧の正極側ラインと負極側ライン間にブリッジ接続された上アームスイッチング素子群と下アームスイッチング素子群とから構成され、前記インバータ回路駆動制御部は、前記上アームスイッチング素子群の駆動を行う上アームスイッチング素子ドライブ回路と、前記上アームスイッチング素子ドライブ回路の駆動制御を行う上アーム制御回路と、前記下アームスイッチング素子群の駆動制御を行う下アーム制御回路とを備える。上記構成の空気調和機において、前記上アームまたは下アームスイッチング素子群のいずれか一方から対応する前記上アームまたは下アーム制御回路に過電圧が印加されたときに、他方の上アームまたは下アーム制御回路の前記電源供給部に過電圧が印加されることを遮断するための過電圧遮断部を備えたことを特徴とする。
第１の実施形態に係る発明は、本発明の基本形態において、スイッチング電源供給部内に、上アームスイッチング素子ドライブ回路及び上アーム制御回路に共通の電源用に第１の出力巻線を設けるとともに下アームドライブ回路の電源用に第２の出力巻線を設け、前記過電圧遮断部として、前記第１の出力巻線と前記第２の出力巻線とは電源供給側で互いに分岐した構成としたことを特徴とする。このように、上アームスイッチング素子ドライブ回路と上アーム制御回路の電源と下アーム制御回路の電源を分離することで、片方の回路がスイッチング素子からの過電圧により耐圧破壊したときに他方の電源に過電圧がまわりこむことを防止することができるので、制御回路では停止できないＤＣ電圧のショートモードに陥ることを防ぐことが出来る。
第２の実施形態に係る発明は、本発明の基本形態において、スイッチング電源供給部は、前記上アームスイッチング素子ドライブ回路と前記上アーム制御回路と前記下アーム制御回路の電源用に共通の出力巻線を有し、前記過電圧遮断部は過電圧の伝播防止用の保護素子で構成され、前記伝播防止用の保護素子として、前記上アームスイッチング素子ドライブ回路及び前記上アーム制御回路の電源入力部に第１のダイオードを設けるとともに、前記下アーム制御回路の電源入力部に第２のダイオードを設けたことを特徴とする。このように、上アームスイッチング素子ドライブ回路と上アーム制御回路の電源の正極側ラインにダイオードを設け、下アーム制御回路の電源の正極側ラインにダイオードを設けることで片方の回路がスイッチング素子からの過電圧により耐圧破壊したときに他方の電源に過電圧がまわりこむことを防止することができるので、制御回路では停止できないＤＣ電圧のショートモードに陥ることを防ぐことが出来る。
第３の実施形態に係る発明は、本発明の基本形態において、スイッチング電源供給部は、前記上アームスイッチング素子ドライブ回路と前記上アーム制御回路と前記下アーム制御回路の電源用に共通の出力巻線を有し、前記過電圧遮断部は過電圧の伝播防止用の保護素子で構成され、前記過電圧伝播防止用の保護素子として、前記上アームスイッチング素子ドライブ回路及び前記上アーム制御回路の電源入力部に第１の抵抗素子を設けるとともに、前記第１の抵抗素子と前記上アームスイッチング素子ドライブ回路及び前記上アーム制御回路の電源入力部との間にカソードが接続されるとともに前記ＤＣ電圧の負極側にアノードが接続された第１のツェナーダイオードが設けられ、前記下アーム制御回路の電源入力部に第２の抵抗素子を設け、前記第２の抵抗素子と前記下アーム制御回路の電源入力部との間にカソードが接続されるとともに前記ＤＣ電圧の負極側にアノードが接続された第２のツェナーダイオードが設けられたことを特徴とする。
このように、上アームスイッチング素子ドライブ回路と上アーム制御回路の電源入り口部に電源極間にツェナーダイオードをカソードが正極となるように接続し、ツェナーダイオードのカソードとスイッチング電源出力部間に抵抗を設け、下アーム制御回路の電源入り口部に電源極間にツェナーダイオードをカソードが正極となるように接続し、ツェナーダイオードのカソードとスイッチング電源出力部間に抵抗を設けることで、片方の回路がスイッチング素子からの過電圧により耐圧破壊しその電源に過電圧が印加された時にその電源の極間に接続しているツェナーダイオードがショートモードで破壊して電源の過電圧を防止すると共にスイッチング電源出力部間に挿入された抵抗がツェナーダイオードのショート電流で断線破壊するので、他方の電源に過電圧がまわりこむことを防止することができるので、制御回路では停止できないＤＣ電圧のショートモードに陥ることを防ぐことが出来る。
第４の実施形態に係る発明は、本発明の基本形態において、スイッチング電源供給部は、前記上アームスイッチング素子ドライブ回路と前記上アーム制御回路と前記下アーム制御回路の電源用に共通の出力巻線を有し、前記過電圧遮断部は過電圧の印加防止用のＡＣ電源遮断部と過電圧の伝播防止用の保護素子で構成され、前記ＡＣ電源遮断部として、前記ＡＣ電源と前記ＤＣ電圧生成部との間にリレーを設けるとともに該リレーのコイル部の電源供給側を前記スイッチング電源供給部の出力部に接続し、前記過電圧の伝播防止用の保護素子として、前記スイッチング電源供給部の出力部にカソードが接続されるとともに前記ＤＣ電圧の負極側にアノードが接続された第３のツェナーダイオードが設けられたことを特徴とする。
このように、ＡＣ電源にリレーを設けそのコイル側の電源を上アームスイッチング素子ドライブ回路と上アーム制御回路と下アーム制御回路の電源に接続し、上アームスイッチング素子ドライブ回路と上アーム制御回路と下アーム制御回路の電源の極間にツェナーダイオードをカソードが正極となるように接続することで、スイッチング素子からの過電圧により上アームスイッチング素子ドライブ回路または上アーム制御回路または下アーム制御回路のどれかが過電圧破壊し電源に過電圧が印加されたときにツェナーダイオードがショートモードで破壊しリレーのコイル電流が遮断されリレーをオフされるので、制御回路では停止できないＤＣ電圧のショートモードに陥ることを防ぐことが出来る。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態に係る空気調和機の構成を示す。図１に示す空気調和機は、ＡＣ電源を整流するダイオードブリッジ１と、ダイオードブリッジ１により整流された電圧をＤＣ電圧に平滑するインバータ用の平滑コンデンサ２と、平滑化されたＤＣ電圧の正極側ライン２ａと負極側ライン２ｂ間に接続され、ＤＣ電圧を交流電圧に変換して圧縮機モータ３に駆動電源として印加するインバータ回路部を備える。該インバータ回路部はブリッジ接続された構成の上アームスイッチング素子群４と下アームスイッチング素子群５とから構成され、また、ダイオードブリッジ１と平滑コンデンサ２とでＤＣ電圧生成部を構成している。空気調和機は、更に、抵抗６とダイオード７と電解コンデンサ８から構成されるブートストラップ回路を備え、インバータ回路部内の高電圧側（上アーム側）の駆動電源は、このブートストラップ電源として供給されている。
空気調和機は、更に、上アームスイッチング素子群４の駆動を行う上アームスイッチング素子ドライブ回路９を有し、この上アームスイッチング素子ドライブ回路９は、上アームスイッチング素子群４と圧縮機モータ３との接続側ラインを基準電位として、前記ブートストラップ回路により駆動電源が供給されることで上アームスイッチング素子群４の駆動を行っている。空気調和機は、更に、ＤＣ電圧の負極側ライン２ｂを基準電位として上アームスイッチング素子ドライブ回路９の駆動制御を行う上アーム制御回路１０と、ＤＣ電圧の負極側ライン２ｂを基準電位として下アームスイッチング素子群５の駆動制御を行う下アーム制御回路１１と、上アームスイッチング素子群４と下アームスイッチング素子群５のオン・オフのタイミングを決定するモータ制御ＩＣ１２を備える。このようにモータ制御ＩＣ１２は上アームスイッチング素子群４と下アームスイッチング素子群５のオン・オフのタイミングを決定して、上アーム制御回路１０と下アーム制御回路１１にそのタイミング信号を伝える。空気調和機は更にスイッチング電源１３を備え、該スイッチング電源１３は平滑化されたＤＣ電圧の正極側ライン２ａと負極側ライン２ｂ間に接続され、上アームスイッチング素子ドライブ回路９及び上アーム制御回路１０と下アーム制御回路１１にスイッチング駆動用の電源を供給する。ここで、上アームスイッチング素子ドライブ回路９と上アーム制御回路１０と下アーム制御回路１１とモータ制御ＩＣ１２とでインバータ回路駆動制御部を構成している。
上記構成において、スイッチング電源１３は、上アームスイッチング素子ドライブ回路９及び上アーム制御回路１０に共通の電源用に第１の出力巻線１３ａを有し、下アーム制御回路１１の電源用に第２の出力巻線１３ｂを有し、第１の出力巻線１３ａと第２の出力巻線１３ｂは前記ＤＣ電圧の負極側との間で共通の接続点１３ｃを有するとともに、電源供給側では互いに分岐し、第１の出力巻線１３ａからの電源は、第１の電源供給側ライン１３ｄを通って上アームスイッチング素子ドライブ回路９及び上アーム制御回路１０に共通に印加され、第２の出力巻線１３ｂからの電源は、第２の電源供給側ライン１３ｅを通って下アーム制御回路１１に印加される。
以上のように構成された空気調和機では、上アームスイッチング素子ドライブ回路９及び上アーム制御回路１０への電源供給回路と下アーム制御回路１１への電源供給回路が、それぞれ第１の出力巻線１３ａと第２の出力巻線１３ｂとして分離構成されているので、上アーム制御回路１０と下アーム制御回路１１のいずれか一方の回路がスイッチング素子からの過電圧により耐圧破壊した場合でも、他方の電源回路に過電圧がまわりこむことが防止される。上記構成により、制御回路では停止できないＤＣ電圧のショートモードに陥るといった連鎖的な破壊モードを防止することができる。
（実施の形態２）
図２は本発明の第２の実施の形態における空気調和機の構成を示す。本実施の形態２に係る空気調和機は、図１に示す実施の形態１の空気調和機において、スイッチング電源を、上アームスイッチング素子ドライブ回路と上アーム制御回路と下アーム制御回路の電源用に共通の出力巻線（図示せず）を持つスイッチング電源１４に置き換え、上アームスイッチング素子ドライブ回路と上アーム制御回路の電源入力部に第１のダイオード１５を電流の順方向に接続し、下アーム制御回路の電源入力部に第２のダイオード１６を設けたことを特徴とする。具体的には、図２に示すように、空気調和機は、ＡＣ電源を整流するダイオードブリッジ１と、ダイオードブリッジ１により整流された電圧をＤＣ電圧に平滑するインバータ用の平滑コンデンサ２と、平滑化されたＤＣ電圧の正極側ライン２ａと負極側ライン２ｂ間に接続され、ＤＣ電圧を交流電圧に変換して圧縮機モータ３に印加するインバータ回路部を備え、該インバータ回路部はブリッジ構成の上アームスイッチング素子群４と下アームスイッチング素子群５とから構成されている。
空気調和機は、更に、抵抗６とダイオード７とコンデンサ８から構成されるブートストラップ回路と、上アームスイッチング素子群４の駆動を行う上アームスイッチング素子ドライブ回路９を有する。上アームスイッチング素子ドライブ回路９は、上アームスイッチング素子群４と圧縮機モータ３との接続側ラインを基準電位にもち、前記ブートストラップ回路により電源が供給されることで上アームスイッチング素子群４の駆動を行っている。空気調和機は、更に、ＤＣ電圧の負極側ライン２ｂを基準電位として上アームスイッチング素子ドライブ回路９の駆動制御を行う上アーム制御回路１０と、ＤＣ電圧の負極側ライン２ｂを基準電位として下アームスイッチング素子群５の駆動制御を行う下アーム制御回路１１と、上アームスイッチング素子群４と下アームスイッチング素子群５のオン・オフのタイミングを決定するモータ制御ＩＣ１２を備える。
本実施の形態２に係る空気調和機は、更に、平滑化されたＤＣ電圧の正極側ライン２ａと負極側ライン２ｂ間に接続されたスイッチング電源１４を備え、上アームスイッチング素子ドライブ回路９と上アーム制御回路１０と下アーム制御回路１１に共通の電源を供給する。スイッチング電源１４からの電源は正極側ライン１４ａ上の接続点１４ｂを通り、第２のダイオード１６を通って下アーム制御回路１１に供給されるとともに、正極側ライン１４ａ上の接続点１４ｂを通り、第１のダイオード１５及び通接続点１４ｃを通って上アーム制御回路１０に供給されている。図２に示すように、スイッチング電源１４の正極側ライン１４ａにおいて、上記接続点１４ｂと１４ｃ間に第１のダイオード１５が接続され、上記接続点１４ｂと下アーム制御回路１１間を結ぶ結線上に第２のダイオード１６が接続されている。このように、本実施の形態２は、上アームスイッチング素子ドライブ回路と上アーム制御回路の電源入力部に第１のダイオード１５を設け、下アーム制御回路の電源入力部に第２のダイオード１６を設けたことを特徴とする。
本実施の形態２の構成では、スイッチング電源１４の正極側ライン１４ａにおいて、上アームスイッチング素子ドライブ回路と上アーム制御回路の電源入力部（接続点１４ｂと１４ｃ間）に第１のダイオード１５が接続され、下アーム制御回路の電源入力部（接続点１４ｂと下アーム制御回路１１間を結ぶ結線上）に第２のダイオード１６が接続されたことで、上アーム制御回路１０と下アーム制御回路１１のいずれか一方の回路がスイッチング素子からの過電圧により耐圧破壊した場合でも、他方の電源回路に過電圧がまわりこむことが防止され、制御回路では停止できないＤＣ電圧のショートモードに陥るといった連鎖的な破壊モードを防止することができる。
（実施の形態３）
図３は、本発明の第３の実施の形態における空気調和機の構成を示す。本実施の形態３に係る空気調和機は、図２に示す実施の形態２の空気調和機において、第１のダイオードを第１の抵抗１８に置き換え、第１の抵抗と上アームスイッチング素子ドライブ回路と上アーム制御回路の電源入力の間にカソードが接続されるとともにＤＣ電圧の負極側にアノードが接続される第１のツェナーダイオード１７が設けられ、第２のダイオードを第２の抵抗２０に置き換え、第２の抵抗２０と下アーム制御回路１１の電源入力との間にカソードが接続されるとともにＤＣ電圧の負極側ライン２ｂ側にアノードが接続される第２のツェナーダイオード１９が設けられていることを特徴とする。具体的には、図３に示すように、空気調和機は、ＡＣ電源を整流するダイオードブリッジ１と、ダイオードブリッジ１により整流された電圧をＤＣ電圧に平滑するインバータ用の平滑コンデンサ２と、平滑化されたＤＣ電圧の正極側ライン２ａと負極側ライン２ｂ間に接続され、ＤＣ電圧を交流電圧に変換して圧縮機モータ３に印加するインバータ回路部を備え、該インバータ回路部はブリッジ構成の上アームスイッチング素子群４と下アームスイッチング素子群５とから構成されている。
空気調和機は、更に、抵抗６とダイオード７とコンデンサ８から構成されるブートストラップ回路と、上アームスイッチング素子群４の駆動を行う上アームスイッチング素子ドライブ回路９を有する。上アームスイッチング素子ドライブ回路９は、上アームスイッチング素子群４と圧縮機モータ３との接続側ラインを基準電位として前記ブートストラップ回路により電源が供給されることで上アームスイッチング素子群４の駆動を行っている。空気調和機は、更に、ＤＣ電圧の負極側ライン２ｂを基準電位として上アームスイッチング素子ドライブ回路９の駆動制御を行う上アーム制御回路１０と、ＤＣ電圧の負極側ライン２ｂを基準電位として下アームスイッチング素子群５の駆動制御を行う下アーム制御回路１１と、上アームスイッチング素子群４と下アームスイッチング素子群５のオン・オフのタイミングを決定するモータ制御ＩＣ１２を備え、更に、平滑化されたＤＣ電圧の正極側ライン２ａと負極側ライン２ｂ間に接続され、上アームスイッチング素子ドライブ回路９と上アーム制御回路１０と下アーム制御回路１１に共通の電源を供給するためのスイッチング電源１４を備える。
本実施の形態３に係る空気調和機は、上アームスイッチング素子ドライブ回路９と上アーム制御回路１０の電源入り口部に接続された第１のツェナーダイオード１７は、スイッチング電源１４の正極側ライン１４ａと負極側ライン２ｂ間に接続された結線上に、第１のツェナーダイオード１７のカソードが正極側となる向きに接続されている。更に、正極側ライン１４ａ上であって、第１のツェナーダイオード１７のカソードとスイッチング電源１４の出力部間に第１の抵抗１８が接続され、下アーム制御回路１１の正極側と負極側の電源入り口部両極間に第２のツェナーダイオード１９がそのカソードが正極側となる向きに接続され、第２のツェナーダイオード１９のカソードとスイッチング電源１４の正極側ライン１４ａ上の接続点１４ｂ間に第２の抵抗２０が接続されている。
上記構成により、上アーム制御回路１０と下アーム制御回路１１のいずれか一方の回路がスイッチング素子からの過電圧により耐圧破壊しその電源に過電圧が印加された場合、その電源の極間に接続しているツェナーダイオードがショートモードで破壊して電源の過電圧を防止すると共に、スイッチング電源１４の出力部間に挿入された抵抗がツェナーダイオードのショート電流で断線破壊するので、他方の電源に過電圧がまわりこむことが防止される。このように本実施の形態３の構成とすることで、制御回路では停止できないＤＣ電圧のショートモードに陥ることを防ぐことができる。
（実施の形態４）
図４は、本発明の第４の実施の形態における空気調和機の構成を示す。本実施の形態４に係る空気調和機は、図１に示す実施の形態１の空気調和機において、スイッチング電源を上アームスイッチング素子ドライブ回路と上アーム制御回路と下アーム制御回路の電源用に共通の出力巻線を持つスイッチング電源１４に置き換え、スイッチング電源の出力部にツェナーダイオード２２を設け、更に、ＡＣ電源とダイオードブリッジ１との間にリレー２１を設け、リレー２１のコイル部２１ａの電源側をスイッチング電源１４の出力部１４ｅに接続したことを特徴とする。具体的には、図４に示すように、空気調和機は、ＡＣ電源を整流するダイオードブリッジ１と、ダイオードブリッジ１により整流された電圧をＤＣ電圧に平滑するインバータ用の平滑コンデンサ２と、平滑化されたＤＣ電圧の正極側ライン２ａと負極側ライン２ｂ間に接続され、ＤＣ電圧を交流電圧に変換して圧縮機モータ３に印加するインバータ回路部を備え、該インバータ回路部はブリッジ接続された構成の上アームスイッチング素子群４と下アームスイッチング素子群５とから構成されている。
空気調和機は、更に、抵抗６とダイオード７とコンデンサ８から構成されるブートストラップ回路と、上アームスイッチング素子群４の駆動を行う上アームスイッチング素子ドライブ回路９を有する。上アームスイッチング素子ドライブ回路９は、上アームスイッチング素子群４と圧縮機モータ３との接続側ラインを基準電位として前記ブートストラップ回路により電源が供給されることで、上アームスイッチング素子群４の駆動を行っている。空気調和機は、更に、ＤＣ電圧の負極側ライン２ｂを基準電位として上アームスイッチング素子ドライブ回路９の駆動制御を行う上アーム制御回路１０と、ＤＣ電圧の負極側ライン２ｂを基準電位として下アームスイッチング素子群５の駆動制御を行う下アーム制御回路１１と、上アームスイッチング素子群４と下アームスイッチング素子群５のオン・オフのタイミングを決定するモータ制御ＩＣ１２を備える。空気調和機は、更に、平滑化されたＤＣ電圧の正極側ライン２ａと負極側ライン２ｂ間に接続されたスイッチング電源１４を備え、上アームスイッチング素子ドライブ回路９と上アーム制御回路１０と下アーム制御回路１１に共通の電源を供給することは図３に示す実施の形態３と類似した構成である。
本実施の形態４では、図４に示すように、ＡＣ電源にリレー２１が接続され、そのコイル部２１ａの一端側がスイッチング電源１４の正極側ライン１４ａ上の接続点１４ｅを通って，上アームスイッチング素子ドライブ回路９と上アーム制御回路１０と下アーム制御回路１１の電源入力端子に接続され、該コイル部２１ａの他端側がモータ制御ＩＣ１２の電源入力端子に接続されている。更に、上アームスイッチング素子ドライブ回路９と上アーム制御回路１０と下アーム制御回路１１の電源の正極側と負極側間に第３のツェナーダイオード２２をカソードが正極側となるように接続している。即ち、下アーム制御回路１１の電源入り口部において、スイッチング電源１４の正極側ライン１４ａ上の接続点１４ｅと負極側ライン２ｂ間を結ぶ結線上に、第３のツェナーダイオード２２がそのカソードが正極側となる向きに接続された構成である。
上記構成により、スイッチング素子からの過電圧により上アームスイッチング素子ドライブ回路９または上アーム制御回路１０または下アーム制御回路１１のどれかが過電圧破壊して電源に過電圧が印加された場合、第３のツェナーダイオード２２がショートモードで破壊し、リレー２１のコイル電流が遮断されてリレー２１がオフされる。これにより、制御回路では停止できないようなＤＣ電圧のショートモードに陥ることを防止することができる。
本発明による空気調和機のインバータ用のスイッチング電源の回路構成を改善した技術は、同様の構成をもつ他のインバータ機器にも適用できる。
１ ダイオードブリッジ
２ 平滑コンデンサ
３ 圧縮機モータ
４ 上アームスイッチング素子群
５ 下アームスイッチング素子群
６ 抵抗
７ ダイオード
８ コンデンサ
９ 上アームスイッチング素子ドライブ回路
１０ 上アーム制御回路
１１ 下アーム制御回路
１２ モータ制御ＩＣ
１３ スイッチング電源
１４ スイッチング電源
１５ 第１のダイオード
１６ 第２のダイオード
１７ 第１のツェナーダイオード
１８ 第１の抵抗
１９ 第２のツェナーダイオード
２０ 第２の抵抗
２１ リレー
２２ 第３のツェナーダイオード

Claims (5)

  1. ＡＣ電源からのＡＣ電圧を整流及び平滑することによりＤＣ電圧を生成するＤＣ電圧生成部と、
    前記ＤＣ電圧生成部で生成されたＤＣ電圧を交流電圧に変換して圧縮機モータに印加するためのインバータ回路部と、
    前記インバータ回路部の駆動制御を行うインバータ回路駆動制御部と、
    前記ＤＣ電圧生成部で生成されたＤＣ電圧を用いて前記インバータ回路駆動制御部にスイッチング駆動電源を供給するためのスイッチング電源供給部とを備え、
    前記インバータ回路部は、前記ＤＣ電圧の正極側ラインと負極側ライン間にブリッジ接続された上アームスイッチング素子群と下アームスイッチング素子群とから構成され、
    前記インバータ回路駆動制御部は、前記上アームスイッチング素子群の駆動を行う上アームスイッチング素子ドライブ回路と、前記上アームスイッチング素子ドライブ回路の駆動制御を行う上アーム制御回路と、前記下アームスイッチング素子群の駆動制御を行う下アーム制御回路とを備えた空気調和機において、
    前記上アームまたは下アームスイッチング素子群のいずれか一方から対応する前記上アームまたは下アーム制御回路に過電圧が印加されたときに、他方の上アームまたは下アーム制御回路の前記電源供給部に過電圧が印加されることを遮断するための過電圧遮断部を備えたことを特徴とする空気調和機。
  2. 前記スイッチング電源供給部内に、上アームスイッチング素子ドライブ回路及び上アーム制御回路に共通の電源用に第１の出力巻線を設けるとともに下アームドライブ回路の電源用に第２の出力巻線を設け、前記過電圧遮断部として、前記第１の出力巻線と前記第２の出力巻線とは電源供給側で互いに分岐した構成としたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
  3. 前記スイッチング電源供給部は、前記上アームスイッチング素子ドライブ回路と前記上アーム制御回路と前記下アーム制御回路の電源用に共通の出力巻線を有し、前記過電圧遮断部は過電圧の伝播防止用の保護素子で構成され、前記伝播防止用の保護素子として、前記上アームスイッチング素子ドライブ回路及び前記上アーム制御回路の電源入力部に第１のダイオードを設けるとともに、前記下アーム制御回路の電源入力部に第２のダイオードを設けたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
  4. 前記スイッチング電源供給部は、前記上アームスイッチング素子ドライブ回路と前記上アーム制御回路と前記下アーム制御回路の電源用に共通の出力巻線を有し、前記過電圧遮断部は過電圧の伝播防止用の保護素子で構成され、前記過電圧伝播防止用の保護素子として、前記上アームスイッチング素子ドライブ回路及び前記上アーム制御回路の電源入力部に第１の抵抗素子を設けるとともに、前記第１の抵抗素子と前記上アームスイッチング素子ドライブ回路及び前記上アーム制御回路の電源入力部との間にカソードが接続されるとともに前記ＤＣ電圧の負極側にアノードが接続された第１のツェナーダイオードが設けられ、前記下アーム制御回路の電源入力部に第２の抵抗素子を設け、前記第２の抵抗素子と前記下アーム制御回路の電源入力部との間にカソードが接続されるとともに前記ＤＣ電圧の負極側にアノードが接続された第２のツェナーダイオードが設けられたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機空気調和機。
  5. 前記スイッチング電源供給部は、前記上アームスイッチング素子ドライブ回路と前記上アーム制御回路と前記下アーム制御回路の電源用に共通の出力巻線を有し、前記過電圧遮断部は過電圧の印加防止用のＡＣ電源遮断部と過電圧の伝播防止用の保護素子で構成され、前記ＡＣ電源遮断部として、前記ＡＣ電源と前記ＤＣ電圧生成部との間にリレーを設けるとともに該リレーのコイル部の電源供給側を前記スイッチング電源供給部の出力部に接続し、前記過電圧の伝播防止用の保護素子として、前記スイッチング電源供給部の出力部にカソードが接続されるとともに前記ＤＣ電圧の負極側にアノードが接続された第３のツェナーダイオードが設けられたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
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