WO2017115720A1 - 電源装置、その電源装置を用いたインバータ装置、並びにコンバータ装置、及びそのインバータ装置又はコンバータ装置を用いた冷凍装置、並びに空気清浄器 - Google Patents

Abstract

本発明の課題は、制御基板における部品点数及び実装面積の削減を実現した電源装置を提供することにある。電源装置（５０）では、伝送電力供給部（２４）に既設されている整流素子（Ｄ１）や電流制限抵抗（Ｒ１）を兼用した電源周期検出回路（３３）を設けることができるので、電源装置（５０）を搭載する制御基板において、部品点数及び実装面積の削減を実現することができる。また、電源装置（５０）では、整流素子（Ｄ１）で整流後の電圧よりも低い電圧によって充電部（２４ａ）が充電されるので、充電部（２４ａ）を利用する電源周期検出回路（３３）の構成部品の定格をその電圧に基づいて低く設定することができるので、電源装置（５０）を搭載する制御基板において、低コスト化を図ることができる。

Description

電源装置、その電源装置を用いたインバータ装置、並びにコンバータ装置、及びそのインバータ装置又はコンバータ装置を用いた冷凍装置、並びに空気清浄器

　本発明は、電源装置、及びその電源装置を用いた装置に関する。

　　従来、空調機のような室内機と室外機との間で通信しながら制御を行う機器においては、特許文献１（特開２００５－２５７２３８号公報）に記載のように、室内機と室外機との間の伝送回路の電源はＡＣ電源から生成されている。

　また、空調機に限らず、電源周期に同期した制御が必要な場合がある。例えば、モータを駆動するインバータでは、特許文献２（特開２００５－２０８３７号公報）、特許文献４（特開２００２－２２３５９９号公報）、特許文献５（特開２００６－３４０７０号公報）に記載のように、また、整流回路では、特許文献３（特開２００１－２３８４５２号公報）のように、交流電圧の位相角、すなわち電源位相や、交流電圧の正負が反転するゼロクロスのタイミング、電源周波数、電源周期のいずれかの検出回路が必要となる。

　特許文献１のような伝送用電源回路、及び特許文献３に例示されるような検出回路の双方が搭載されている場合、通常はそれぞれ独立したものが設けられており、半波整流を行なうという同一の手段で回路を実現しているにもかかわらず、電流制限抵抗及び整流ダイオードが２回路分実装されているのが実状であり、その分、制御基板における部品点数及び実装面積の増加を招いている。

　本発明の課題は、制御基板における部品点数及び実装面積の削減を実現した電源装置を提供することにある。

　本発明の第１観点に係る電源装置は、電源生成部と、検出部と、演算部とを備えている。電源生成部は、交流電源を整流して充電される充電部を有している。検出部は、充電部へ流れる充電電流を検出する。演算部は、検出部の検出信号に基づいて交流電源の電圧周波数、若しくは周期又は電源電圧位相を算出する。

　従来、交流電源の電圧周波数、若しくは周期又は電源電圧位相を検出する検出回路は独立して設けられていたので、検出回路自体に整流部品を持たせる必要があった。

　この電源装置では、電源生成部に既設されている整流部品を兼用した検出回路を設けることができるので、この電源装置を搭載する制御基板において、部品点数及び実装面積の削減を実現することができる。なお、ゼロクロスのタイミングの検出は、特定の電源電圧位相（電気角０度、１８０度）の検出と言うこともできるため、電源電圧位相検出に含めて考える。

　本発明の第２観点に係る電源装置は、第１観点に係る電源装置であって、電源生成部が、伝送線を介して信号を伝送する伝送用回路に電源を供給する伝送用電源回路であって、整流後の電圧を分圧することによって、整流後の電圧よりも低い電圧を生成する。

　この電源装置では、整流後の電圧よりも低い電圧に充電部が充電されるので、検出部の構成部品の電圧定格をその電圧に基づいて電源電圧相当値よりも低く設定することができ、この電源装置を搭載する制御基板において、低コスト化を図ることができる。

　本発明の第３観点に係る電源装置は、第１観点に係る電源装置であって、電源生成部が、直流負荷に電源を供給する直流負荷用電源回路であって、整流後の電源を直流負荷に供給する。

　本発明の第４観点に係る電源装置は、第１観点に係る電源装置であって、電源生成部が、スイッチング電源回路の一次側の電源回路であって、整流後の電源をスイッチング電源回路の一次側に供給する。

　本発明の第５観点に係る電源装置は、第１観点から第４観点のいずれか１つに係る電源装置であって、電源生成部が、充電部に流れる電流を制限する電流制限抵抗と、電流制限抵抗に直列に接続される整流ダイオードとをさらに有している。

　この電源装置では、例えば、充電部に電流が流れているか否かという事象から電源周期を検出するような回路の場合、流れているタイミングをフォトカプラで検出するだけでよい。かかる場合、既存の電流制限抵抗及び整流ダイオードを利用することができ、部品点数の削減を図ることができる。

　本発明の第６観点に係るインバータ装置は、制御部と、第１観点から第５観点のいずれか１つに係る電源装置とを備えたインバータ装置であって、制御部が、電圧周波数、若しくは周期又は電源電圧位相（ゼロクロスのタイミングを含む）に基づいて交流出力電圧の振幅又は周波数を制御する。

　例えば、電源周波数を制御に用いるようなインバータ装置では、充電部へ流れる充電電流を検出する検出部を備える電源装置を搭載することによって、独立した検出回路を持たせる必要がなくなり、部品点数及び実装面積の削減を実現することができる。

　本発明の第７観点に係るコンバータ装置は、制御部と、第１観点から第５観点のいずれか１つに係る電源装置とを備え、交流電源から直流電源を生成するコンバータ装置であって、制御部が、電圧周波数、若しくは周期又は電源電圧位相（ゼロクロスのタイミングを含む）に基づいて直流出力電圧又は交流電流を制御する。

　例えば、電源電圧位相を制御に用いるようなコンバータ装置では、充電部へ流れる充電電流を検出する検出部を備える電源装置を搭載することによって、独立した検出回路を持たせる必要がなくなり、部品点数及び実装面積の削減を実現することができる。

　本発明の第８観点に係る冷凍装置は、第６観点に係るインバータ装置を備えた冷凍装置である。

　本発明の第９観点に係る空気清浄器は、第６観点に係るインバータ装置を備えた空気清浄器である。

　本発明の第１０観点に係る冷凍装置は、第７観点に係るコンバータ装置を備えた冷凍装置である。

　本発明の第１１観点に係る空気清浄器は、第７観点に係るコンバータ装置を備えた空気清浄器である。

　本発明の第１２観点に係る冷凍装置は、第８観点又は第１０観点に係る冷凍装置であって、利用側ユニットと、熱源側ユニットとをさらに備えている。熱源側ユニットは、信号を伝送する伝送線を含む電気配線を介して利用側ユニットと繋がっており、利用側ユニット及び熱源側ユニットに交流電源が供給される。電源装置は、利用側ユニットと熱源側ユニットとの間の伝送用回路の電源装置として使用される。

　この冷凍装置では、利用側ユニットと熱源側ユニットとの間の伝送用回路の電源装置における、既存のコンデンサ、電流制限抵抗及びダイオードを用いて、検出部の一次側信号（すなわち充電電流）を生成することができるので、この電源装置を搭載する制御基板において部品点数及び実装面積の削減を実現することができる。

　本発明の第１観点に係る電源装置では、電源生成部に既設されている整流部品を兼用した検出回路を設けることができるので、この電源装置を搭載する制御基板において、部品点数及び実装面積の削減を実現することができる。

　本発明の第２観点に係る電源装置では、整流後の電圧よりも低い電圧に充電部が充電されるので、検出部の構成部品の電圧定格をその電圧に基づいて電源電圧相当値よりも低く設定することができ、この電源装置を搭載する制御基板において、低コスト化を図ることができる。

　本発明の第３観点及び第４観点に係る電源装置では、第１観点と同様の作用・効果が得られる。

　本発明の第５観点に係る電源装置では、例えば、充電部に電流が流れているか否かという事象から電源周期を検出するような回路の場合、流れているタイミングをフォトカプラで検出するだけでよい。かかる場合、既存の電流制限抵抗及び整流ダイオードを利用することができ、部品点数の削減を図ることができる。

　本発明の第６観点に係るインバータ装置では、例えば、電源周波数を制御に用いるような場合、充電部へ流れる充電電流を検出する検出部を備える電源装置を搭載することによって、独立した検出回路を持たせる必要がなくなり、部品点数及び実装面積の削減を実現することができる。

　本発明の第７観点に係るコンバータ装置では、例えば、電源電圧位相を制御に用いるような場合、充電部へ流れる充電電流を検出する検出部を備える電源装置を搭載することによって、独立した検出回路を持たせる必要がなくなり、部品点数及び実装面積の削減を実現することができる。

　本発明の第８観点に係る冷凍装置では、第６観点と同様の作用・効果が得られる。

　本発明の第９観点に係る空気清浄器では、第６観点と同様の作用・効果が得られる。

　本発明の第１０観点に係る冷凍装置では、第７観点と同様の作用・効果が得られる。

　本発明の第１１観点に係る空気清浄器では、第７観点と同様の作用・効果が得られる。

　本発明の第１２観点に係る冷凍装置では、利用側ユニットと熱源側ユニットとの間の伝送用回路の電源回路における既存のコンデンサ、電流制限抵抗及びダイオードを用いて、検出部の一次側信号（すなわち充電電流）を生成することができるので、この電源装置を搭載する制御基板において部品点数及び実装面積の削減を実現することができる。

本発明の第１実施形態に係る電源装置を備えた空気調和機の構成図。 電源装置の回路ブロック図。 外部入力電圧波形と電源周期検出信号波形とを示すグラフ。 本発明の第２実施形態の電源装置が搭載されたインバータ装置の回路ブロック図。 電流検出波形を示すグラフ。 本発明の第３実施形態に係る電源装置が搭載されたスイッチング電源回路の回路ブロック図。

　以下図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の具体例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

　＜第１実施形態＞
　（１）空気調和機１の全体構成
　図１は、本発明の第１実施形態に係る電源装置５０を備えた空気調和機１の構成図である。図１において、空気調和機１は室内機１０、室外機２０、信号ラインＳ、高圧側第１電源ラインＡＣＬ１及び基準側第１電源ラインＡＣＮ１を備えている。

　信号ラインＳは、室内機１０と室外機２０との間で伝送信号を送受信するために設けられている。高圧側第１電源ラインＡＣＬ１及び基準側第１電源ラインＡＣＮ１は、室内機１０と室外機２０とに接続されており、室外機２０で外部から受けた電力を室内機１０及び室外機２０に供給する。

　なお、以下の説明においては主に運転時の最小限の動作を示すにとどめ、電源投入時や待機時（待機状態からの復帰を含む）の動作については、特許文献１に示すものと同様なため、その詳細な記述は省略する。

　（２）室外機２０
　室外機２０は、主電力供給部２６、主電力供給ラインＬＡＣ、信号ラインＳ、高圧側第１電源ラインＡＣＬ１、高圧側第２電源ラインＡＣＬ２、高圧側第３電源ラインＡＣＬ３、基準側第１電源ラインＡＣＮ１、基準側第２電源ラインＡＣＮ２、基準側第３電源ラインＡＣＮ３、電源装置５０、起動電力供給部２２、室外駆動電力供給部２３、室外マイコン２１、メーク接点ＭＲＭ１０、メーク接点ＭＲＭ２０、メーク接点ＭＲＭ１１、切換接点ＭＲ３０、ＥＭＩフィルタＬＣ１及び室外送受信部２５を備えている。

　（２－１）主電力供給部２６
　主電力供給部２６は、電力供給を外部（例えば商用電源）から受けて、主電力供給ラインＬＡＣと高圧側第１電源ラインＡＣＬ１及び基準側第１電源ラインＡＣＮ１とを介して主電力を供給する。

　（２－２）室外駆動電力供給部２３
　室外駆動電力供給部２３は、主電力供給ラインＬＡＣと高圧側第１電源ラインＡＣＬ１及び基準側第１電源ラインＡＣＮ１とＥＭＩフィルタＬＣ１と高圧側第２電源ラインＡＣＬ２及び基準側第２電源ラインＡＣＮ２とを介して主電力の供給を受ける。

　室外駆動電力供給部２３は、室外駆動電力を生成して、高圧側第２電源ラインＡＣＬ２及び基準側第２電源ラインＡＣＮ２を介して室外駆動電力を供給する。ここで、室外駆動電力は、室外機器（例えば、モータ、圧縮機、アクチュエータなど）を駆動させるための電力であり、具体的な室外機器としては、特許文献２、特許文献４、特許文献５に示すようなインバータ（多相電流供給回路）であっても良いし、特許文献３に示すようなコンバータ回路（電源回路）を含んでも良い。

　（２－３）ＥＭＩフィルタＬＣ１
　ＥＭＩフィルタＬＣ１は、高圧側第１電源ラインＡＣＬ１及び基準側第１電源ラインＡＣＮ１と高圧側第２電源ラインＡＣＬ２及び基準側第２電源ラインＡＣＮ２とに接続され、第１雑音を低減する。

　ここで、第１雑音は、室外駆動電力供給部２３及び室外機器が発生した雑音である。ＥＭＩフィルタＬＣ１を設けることにより、高圧側第２電源ラインＡＣＬ２及び基準側第２電源ラインＡＣＮ２から高圧側第１電源ラインＡＣＬ１及び基準側第１電源ラインＡＣＮ１へ伝達する雑音が低減される。

　（２－４）電源装置５０
　電源装置５０は、運転状態において、主電力供給ラインＬＡＣと高圧側第１電源ラインＡＣＬ１及び基準側第１電源ラインＡＣＮ１とＥＭＩフィルタＬＣ１と高圧側第２電源ラインＡＣＬ２と切換接点ＭＲ３０と高圧側第３電源ラインＡＣＬ３とを介して主電力の供給を受け、伝送電力を生成して、信号ラインＳを介して伝送電力を供給する。ここで、伝送電力は、室内機１０との間で信号ラインＳを介して伝送信号を送受信するための直流電力である。

　（２－５）室外マイコン２１
　室外マイコン２１は、室外機器を制御すると共に、前述の室外機２０内部にあるメーク接点を制御する。室外マイコン２１は、起動されたことに基づいて、後述のメーク接点ＭＲＭ１０，メーク接点ＭＲＭ２０及びメーク接点ＭＲＭ１１による遮断を解除する。

　（２－６）起動電力供給部２２
　起動電力供給部２２は、運転状態において、主電力供給ラインＬＡＣと高圧側第１電源ラインＡＣＬ１及び基準側第１電源ラインＡＣＮ１とＥＭＩフィルタＬＣ１と高圧側第２電源ラインＡＣＬ２及び基準側第２電源ラインＡＣＮ２と高圧側第３電源ラインＡＣＬ３とを介して主電力の供給を受ける。

　起動電力供給部２２は、室外マイコン２１を待機状態から起動させるための起動電力を生成して、起動電力を室外マイコン２１へ供給する。具体的には、起動電力供給部２２は、待機状態から運転状態に切り替わる際に、高圧側第１電源ラインＡＣＬ１と後述の室内機１０内のＭＲ１０と信号ラインＳと切換接点ＭＲ３０と高圧側第３電源ラインＡＣＬ３と基準側第２電源ラインＡＣＮ２とＥＭＩフィルタＬＣ１と基準側第１電源ラインＡＣＮ１とを介して主電力の供給を受ける。これにより、起動電力供給部２２が、起動電力を室外マイコン２１へ供給して室外マイコン２１を起動する。

　（２－７）切換接点ＭＲ３０
　切換接点ＭＲ３０は、信号ラインＳ及び高圧側第２電源ラインＡＣＬ２と高圧側第３電源ラインＡＣＬ３との間に設けられ、待機状態において信号ラインＳ側に接続され、主電力供給部２６から起動電力供給部２２への主電力の供給を遮断する。

　切換接点ＭＲ３０は、待機状態から運転状態に切り替わった後で信号ラインＳ側から高圧側第２電源ラインＡＣＬ２側に切り換えられ、主電力供給部２６から電源装置５０への主電力の供給の遮断を解除する。

　（２－８）メーク接点ＭＲＭ１０、メーク接点ＭＲＭ２０、メーク接点ＭＲＭ１１
　メーク接点ＭＲＭ１０及びメーク接点ＭＲＭ２０は、高圧側第２電源ラインＡＣＬ２上に設けられ、メーク接点ＭＲＭ１１は、基準側第２電源ラインＡＣＮ２上に設けられている。

　メーク接点ＭＲＭ１０，メーク接点ＭＲＭ２０及びメーク接点ＭＲＭ１１は、待機状態において、主電力供給部２６から室外駆動電力供給部２３への主電力の供給を遮断する。

　室外マイコン２１は、起動されたことに基づいて、メーク接点ＭＲＭ１０，メーク接点ＭＲＭ２０及びメーク接点ＭＲＭ１１による遮断を解除する。

　（２－９）室外送受信部２５
　室外送受信部２５は、運転状態において、信号ラインＳを介して室内機１０から送信された信号を受信する。あるいは、室外送受信部２５は、運転状態において、信号ラインＳを介して室内機１０へ信号を送信する。

　（３）室内機１０
　室内機１０は、指令電力供給部１１、信号ラインＳ、高圧側第１電源ラインＡＣＬ１、基準側第１電源ラインＡＣＮ１、室内マイコン１２、メーク接点ＭＲ１０及び室内送受信部１５を備えている。

　（３－１）指令電力供給部１１
　指令電力供給部１１は、主電力供給部２６から主電力供給ラインＬＡＣと高圧側第１電源ラインＡＣＬ１及び基準側第１電源ラインＡＣＮ１とを介して主電力の供給を受ける。

　指令電力供給部１１は、指令電力を生成して室内マイコン１２に供給する。ここで、指令電力は、リモコンの指令など外部からの指令を受け付けるための電力である。

　（３－２）室内送受信部１５
　室内送受信部１５は、運転状態において、信号ラインＳを介して室外機２０から送信された信号を受信する。あるいは、室内送受信部１５は、運転状態において、信号ラインＳを介して室外機２０へ信号を送信する。

　（３－３）室内マイコン１２
　室内マイコン１２は、アクチュエータやセンサなどの室内機器を制御すると共に、メーク接点ＭＲ１０を制御する。また、リモコンの指令など外部からの指令を受け付ける。

　（３－４）メーク接点ＭＲ１０
　メーク接点ＭＲ１０は、高圧側第１電源ラインＡＣＬ１と信号ラインの間に設けられる。

　メーク接点ＭＲ１０は、待機状態において外部からの指令を受け付けた場合に、室内マイコン１２によって接続状態とされ、信号ラインを介して室外機と接続されて室外機へ電源供給を行なう。室外機の電源装置５０により伝送電力が生成されるようになったら、メーク接点ＭＲ１０は室内マイコン１２によって遮断状態とされる。

　（４）電源装置５０の構成
　電源装置５０は、伝送電力供給部２４、電源周期検出回路３３及び室外マイコン２１の一部によって構成されている。

　（４－１）伝送電力供給部２４の詳細構成
　図２は、伝送電力供給部２４及び電源周期検出回路３３の回路ブロック図である。図２において、伝送電力供給部２４は、［特許請求の範囲］に記載の電源生成部に該当する。伝送電力供給部２４は、少なくとも整流素子Ｄ１、定電圧素子ＺＤ１及び平滑コンデンサＣ１を有している。

　前述のように高圧側第１電源ラインＡＣＬ１及び基準側第１電源ラインＡＣＮ１とＥＭＩフィルタＬＣ１と高圧側第２電源ラインＡＣＬ２及び基準側第２電源ラインＡＣＮ２と切換接点ＭＲ３０と高圧側第３電源ラインＡＣＬ３とを介して供給された主電力は、整流素子Ｄ１で交流電力から直流電力へ変換され、平滑コンデンサＣ１を充電する。

　また、伝送電力供給部２４は、平滑コンデンサＣ１の充電時に流入する電流を制限する電流制限抵抗Ｒ１をさらに有している。電流制限抵抗Ｒ１は、整流素子Ｄ１と直列に接続されている。

　整流素子Ｄ１で整流された直流電力は、充電部２４ａにおいて平滑コンデンサＣ１により平滑化される。平滑コンデンサＣ１と並列に、定電圧素子ＺＤ１と抵抗Ｒ２が並列に接続され、整流平滑化された直流電力は、定電圧素子ＺＤ１で一定値以上に上昇しないように調整される。充電部２４ａへの充電が行なわれるのは、高圧側第１電源ラインＡＣＬ１の方が基準側第１電源ラインＡＣＮ１よりも電圧が高く、かつ、平滑コンデンサＣ１の電圧（すなわち定電圧素子ＺＤ１の降伏電圧）よりも高い場合である。調整後の直流電力は、伝送電力として、信号ラインＳを介して室外送受信部２５及び室内送受信部１５に供給される。

　伝送電力供給部２４の基準側は、ＥＭＩフィルタＬＣ１をバイパスして、基準側第１電源ラインＡＣＮ１に接続されている。

　（４－２）電源周期検出回路３３の詳細構成
　図２において、電源周期検出回路３３は、［特許請求の範囲］に記載の検出部に該当する。電源周期検出回路３３は、充電部２４ａのコンデンサＣ１及び定電圧素子ＺＤ１に流入する電流（以下、充電電流）を検出する。電源周期検出回路３３は、フォトカプラＩＣ１を有している。

　充電時において、コンデンサＣ１の充電電流がＩＣ１の１次側の発光ダイオードに入力されると、入力された電流が所定の閾値以上であれば、１次側の発光ダイオードが発光して、フォトカプラＩＣ１の２次側のフォトトランジスタがこれを受光してそのコレクタ・エミッタ間が導通（オン）する。フォトカプラＩＣ１の１次側発光ダイオードには、コンデンサＣ２と並列に抵抗Ｒ３が接続されており、抵抗Ｒ３の両端電圧はＩＣ１のＶｆにクランプされる。充電時において、印加された交流電圧は、充電部２４ａ（コンデンサＣ１、定電圧素子ＺＤ１、抵抗Ｒ２の並列回路）と検出回路３３、電流制限抵抗Ｒ１、整流素子Ｄ１とで分圧されるが、前述のように検出回路３３の両端電圧は低く、また整流素子Ｄ１がオンしている際の両端電圧も小さいため、実際には充電部２４ａと電流制限抵抗Ｒ１にほとんどの電圧が分圧されることになる。つまり、整流素子Ｄ１で整流後の電圧よりも低い電圧によって電源周期検出回路３３は駆動されるので、その構成部品の定格をその電圧に基づいて低く設定することができる。

　図３は、外部入力電圧波形と電源周期検出信号波形とを示すグラフである。図３において、横軸が時間、縦軸は電圧を示す。ＩＣ１の１次側の発光ダイオードの入力電流（すなわち充電電流）は電源周期に従って変化しており、ＩＣ１の１次側の発光ダイオードの入力電流が閾値以上となる区間でＩＣ１の２次側フォトトランジスタのコレクタ・エミッタ間がオンする。それゆえ、１次側の発光ダイオードが発光してフォトトランジスタのコレクタ・エミッタ間がオンする周期は電源周期と一致する。なお、ここでは図２のようにトランジスタＱ１を設け、フォトトランジスタのオン時に電源周期検出回路の出力（室外マイコンの入力）がHigh信号となるようにしている。

　（４－３）室外マイコン２１
　室外マイコン２１は、電源周期を算出する演算部２１ｂを有している。上記の通り、フォトカプラＩＣ１は電源の１周期に１回の割合でオン／オフを繰り返すので、そのオン／オフ信号を室外マイコン２１が取り込んで、演算部２１ｂを介して電源周期を算出する。

　演算部２１ｂは、電源周期検出回路３３の検出信号に基づいて、その信号周期を測定することで交流電源の周期を算出するが、電圧周波数、又は電源電圧位相を算出することも可能である。例えば電圧周波数は、電源周期の逆数を算出することで求められる。また、電源電圧位相は、電源周期検出信号から、その立ち上がりもしくは立ち下がりのタイミングが電気角（電源位相）のどこに相当するかを推測し、そのタイミングからの経過時間をカウントすることで推定できる。更に、電源電圧の正負が反転するゼロクロスのタイミングも、特定の電源電圧位相（０度、１８０度）を求めることになるため、同様に算出することが可能である。

　（５）第１実施形態の特徴
　（５－１）
　電源装置５０では、伝送電力供給部２４に既設されている整流素子Ｄ１や電流制限抵抗Ｒ１を兼用した電源周期検出回路３３を設けることができるので、電源装置５０を搭載する制御基板において、部品点数及び実装面積の削減を実現することができる。

　（５－２）
　電源装置５０では、整流素子Ｄ１で整流後の電圧よりも低い電圧に充電部２４ａが充電され、充電部２４ａを利用する電源周期検出回路３３の構成部品の定格をその電圧に基づいて低く設定することができるので、電源装置５０を搭載する制御基板において、低コスト化を図ることができる。

　（６）その他
　第１実施形態では、空気調和機の室内機１０と室外機２０との間で伝送信号を送受信する伝送回路に電源を供給する電源装置５０について説明しているが、空気調和機のみに適用が限定されるものではなく、他の冷凍装置、例えば、ヒートポンプ式給湯機の利用側ユニットと熱源側ユニットとの間で伝送信号を送受信する伝送回路に電源を供給する電源装置としても有用である。

　また、室外マイコンで算出した交流電源の周期／電圧周波数／電源電圧位相／ゼロクロスタイミングは、特許文献２、特許文献４、特許文献５で示されるようなインバータ装置（多相電流供給回路）や、特許文献３で示されるようなコンバータ回路（電源回路）などに用いられる。

　＜第２実施形態＞
　ここでは、本発明に係る電源装置が搭載された直流負荷装置の一例として、インバータ装置について説明する。インバータ装置は、例えば、空気調和機のファンモータの回転数を目標回転数に制御する装置として利用されている。また、同じ電源を共用する圧縮機用モータのインバータ装置が接続されている。

　（１）インバータ装置１００
　図４は、本発明の第２実施形態の電源装置１５０が搭載されたインバータ装置１００の回路ブロック図である。図４において、インバータ装置１００は、電源装置１５０、ファンモータ用インバータ部１３５、圧縮機モータ用インバータ部１３７及び制御部１２１を備えている。

　（１－１）電源装置１５０
　電源装置１５０は、ファンモータ用インバータ主回路用電源回路１２４、電流検出部１３３及び制御部１２１の一部で構成されている。

　（１－１－１）インバータ主回路用電源回路１２４
　ファンモータ用インバータ主回路用電源回路１２４は、整流部Ｄ１０１、及び平滑コンデンサ１２４ａを含んでいる。ファンモータ用インバータ主回路用電源回路１２４は、交流電源から直流電源を生成するものであり、［特許請求の範囲］の電源生成部に該当する。

　（１－１－１－１）整流部Ｄ１０１
　整流部Ｄ１０１は、４つのダイオードＤ１ａ，Ｄ１ｂ，Ｄ２ａ，Ｄ２ｂによってブリッジ状に構成されている。具体的には、ダイオードＤ１ａとＤ１ｂ、Ｄ２ａとＤ２ｂは、それぞれ互いに直列に接続されている。ダイオードＤ１ａ，Ｄ２ａの各カソード端子は、共に平滑コンデンサ１２４ａのプラス側端子に接続されており、整流部Ｄ１０１の正側出力端子として機能する。ダイオードＤ１ｂ，Ｄ２ｂの各アノード端子は、共に平滑コンデンサ１２４ａのマイナス側端子に接続されており、整流部Ｄ１０１の負側出力端子として機能する。

　ダイオードＤ１ａ及びダイオードＤ１ｂの接続点は、商用電源９０の一方の極に接続されている。ダイオードＤ２ａ及びダイオードＤ２ｂの接続点は、商用電源９０の他方の極に接続されている。整流部Ｄ１０１は、商用電源９０から出力される交流電圧を整流し、これにより平滑コンデンサ１２４ａが充電される。

　（１－１－１－２）平滑コンデンサ１２４ａ
　平滑コンデンサ１２４ａは、［特許請求の範囲］に記載の充電部に該当し、一端が整流部Ｄ１０１の正側出力端子に接続され、他端が整流部Ｄ１０１の負側出力端子に接続されている。平滑コンデンサ１２４ａは、整流部Ｄ１０１によって整流された電圧を平滑する。以下、説明の便宜上、平滑コンデンサ１２４ａによる平滑後の電圧を“平滑後電圧Ｖｆｌ”という。

　平滑後電圧Ｖｆｌは、平滑コンデンサ１２４ａの出力側に接続されるファンモータ用インバータ部１３５へ印加される。

　（１－１－２）電流検出部１３３
　電流検出部１３３は、整流部Ｄ１０１と平滑コンデンサ１２４ａとの間であって、かつ平滑コンデンサ１２４ａの正側出力端子側に接続されている。電流検出部１３３は、［特許請求の範囲］に記載の検出部に該当し、平滑コンデンサ１２４ａに流入する充電電流を検出する。

　電流検出部１３３は、第１実施形態で説明した電源周期検出回路３３の同様の構成を採用してもよいが、それに限定されるものではなく、例えば、シャント抵抗及び該抵抗の両端の電圧を増幅させるオペアンプを用いた増幅回路やＤＣＣＴで構成されてもよい。電流検出部１３３によって検出された充電電流は、制御部１２１の比較部１２１ａに入力される。

　（１－２）ファンモータ用インバータ部１３５及び圧縮機モータ用インバータ部１３７
　ファンモータ用インバータ部１３５は、平滑コンデンサ１２４ａの出力側に接続される。図１において、ファンモータ用インバータ部１３５は、複数の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（以下、単にトランジスタという）Ｑ３ａ，Ｑ３ｂ，Ｑ４ａ，Ｑ４ｂ，Ｑ５ａ，Ｑ５ｂ及び複数の還流用ダイオードＤ３ａ，Ｄ３ｂ，Ｄ４ａ，Ｄ４ｂ，Ｄ５ａ，Ｄ５ｂを含む。

　トランジスタＱ３ａとＱ３ｂ、Ｑ４ａとＱ４ｂ、Ｑ５ａとＱ５ｂは、それぞれ互いに直列に接続されており、各ダイオードＤ３ａ～Ｄ５ｂは、各トランジスタＱ３ａ～Ｑ５ｂに、トランジスタのコレクタ端子とダイオードのカソード端子が、また、トランジスタのエミッタ端子とダイオードのアノード端子が接続されるよう、並列接続されている。

　圧縮機モータ用インバータ部１３７の基本構成はファンモータ用インバータ部１３５と同様であるので、ファンモータ用インバータ部１３５の構成要素と同じ符号で且つ右上に「´」を付した符号（例えば、Ｑ３ａ´等）を付与して、詳細な説明を省略する。

　（１－３）制御部１２１
　制御部１２１は、比較部１２１ａ、演算部１２１ｂ、ファンモータ用インバータ制御部１２１ｃ、及び圧縮機モータ用インバータ制御部１２１ｄを有している。

　比較部１２１ａは、電流検出部１３３が出力する検出電圧と基準電圧とを比較して、基準電圧より高い区間のみ信号を出力する。

　演算部１２１ｂは、比較部１２１ａが出力する信号周期から周波数を算出する。この周波数が電源周波数である。また、同様に比較部１２１ａが出力する信号から、交流電源電圧位相を算出する。

　比較部１２１ａ及び演算部１２１ｂは、電源装置１５０の一部を構成する。

　圧縮機モータ用インバータ制御部１２１ｄは、演算部１２１ｂが出力する電源周波数と電源電圧位相に基づき、例えば特許文献５に記載されている方法で圧縮機モータ用インバータ部１３７を駆動する。ファンモータ用インバータ制御部１２１ｃの動作については、本実施例での詳細な説明は不要なため省略するが、適切なタイミングで各トランジスタＱ３ａ～Ｑ５ｂがオン及びオフを行うことによって、ファンモータ用インバータ部１３５にモータ７０を駆動する駆動電圧ＳＵ，ＳＶ，ＳＷを生成させる。

　（２）動作
　商用電源９０から供給される交流電圧は整流部Ｄ１０１で全波整流され、平滑コンデンサＣ１２４ａで平滑される。平滑後電圧Ｖｆｌは、平滑コンデンサ１２４ａの出力側に接続されるファンモータ用インバータ部１３５へ印加される。電流検出部１３３は平滑コンデンサ１２４ａに流入する充電電流を検出する。制御部１２１は、電流検出部１３３が出力する検出値を取り込む。

　図５は、電流検出波形と、それより求めた周期測定用波形を示すグラフである。図５において、横軸が時間、縦軸は電圧を示す。交流電源電圧が平滑後電圧Ｖｆｌより大きくなる期間のみ、平滑コンデンサ１２４ａへの充電電流が流れる。図５中段の電流検出波形は、電流検出部１３３から取り込んだ検出値の波形である。比較部１２１ａは、検出値と基準電圧とを比較し基準電圧より高い区間でのみ信号を生成する。当該信号波形が、図５下段の比較後波形であり、これが周期測定用波形となる。

　演算部１２１ｂは、比較後波形間の間隔から周期を測定し、その周期から周波数を演算する。この場合、比較後波形は電源半周期に１回High／Lowを繰り返す信号となるため、１つおきの波形間の時間を測定することにより、電源周期の測定を行なうことができる。電源周波数や電源電圧位相の算出方法については、第１実施形態と同様である。

　（３）第２実施形態の特徴
　インバータ装置１００では、インバータ主回路用電源回路１２４に既設されている整流部Ｄ１０１を兼用した電流検出部１３３を設けることができるので、このインバータ装置１００を搭載する制御基板において、部品点数及び実装面積の削減を実現することができる。

　（４）その他
　第２実施形態では、インバータ装置１００のインバータ部１３５に電源を供給する電源装置１５０について説明しているが、インバータ装置にのみに適用が限定されるものではなく、他の直流負荷装置にも適用可能である。

　＜第３実施形態＞
　ここでは、本発明に係る電源装置が搭載されたスイッチング電源回路について説明する。スイッチング電源回路は、例えばインバータ装置のような電力変換装置のスイッチング素子の制御端子に駆動信号（直流電圧）を与えるための電源回路として利用されている。

　（１）スイッチング電源回路２００
　図６は、本発明の第３実施形態に係る電源装置が搭載されたスイッチング電源回路２００の回路ブロック図である。図６において、スイッチング電源回路２００は、電源装置２５０、スイッチングトランス２１０、スイッチング素子２１２（例えばＩＧＢＴ）、コントローラ２１３、一次側平滑コンデンサ２２４ａ、二次側平滑コンデンサＣ２１１，Ｃ２１２，Ｃ２０２及び、ダイオードＤ２１１，Ｄ２１２，Ｄ２０２を接続して構成されている。

　（１－１）電源装置２５０
　電源装置２５０は、一次側電源回路２２４及び電流検出部２３３を含んでいる。

　（１－１－１）一次側電源回路２２４
　一次側電源回路２２４は、一次側平滑コンデンサ２２４ａ、電流検出部２３３、及び制御部２２１の一部で構成されている。

　（１－１－１－１）一次側平滑コンデンサ２２４ａ
　一次側平滑コンデンサ２２４ａは、一端が整流部Ｄ２０１の正側出力端子に接続され、他端が整流部Ｄ２０１の負側出力端子に接続されている。一次側平滑コンデンサ２２４ａは、整流部Ｄ２０１によって整流された電圧を平滑する。一次側平滑コンデンサ２２４ａは、［特許請求の範囲］に記載の充電部に該当する。　平滑後電圧は、一次側平滑コンデンサ２２４ａの出力側に接続されるスイッチングトランス２１０の入力側巻線２２０に印加される。

　言い換えれば、整流部Ｄ２０１、及び一次側平滑コンデンサ２２４ａは、スイッチングトランス２１０の入力側巻線Ｌ２１１に対する一次側電源回路２２４を構成しており、［特許請求の範囲］の電源生成部に該当する。

　（１－１－１－２）電流検出部２３３
　電流検出部２３３は、整流部Ｄ２０１と一次側平滑コンデンサ２２４ａとの間であって、かつ一次側平滑コンデンサ２２４ａの正側出力端子側に接続されている。電流検出部２３３は、［特許請求の範囲］に記載の検出部に該当し、一次側平滑コンデンサ２２４ａに流入する充電電流を検出する。

　電流検出部２３３は、第１実施形態で説明した電源周期検出回路３３の同様の構成を採用してもよいが、それに限定されるものではなく、例えば、シャント抵抗及び該抵抗の両端の電圧を増幅させるオペアンプを用いた増幅回路やＤＣＣＴで構成されてもよい。電流検出部２３３によって検出された充電電流は、制御部２２１の比較部２２１ａに入力される。

　（１－２）制御部２２１
　制御部２２１は、比較部２２１ａ、演算部２２１ｂ及び機器制御部２２１ｃを有している。

　比較部２２１ａは、電流検出部２３３が出力する検出電圧と基準電圧とを比較して、基準電圧より高い区間のみ信号を出力する。

　演算部２２１ｂは、比較部２２１ａが出力する信号周期から周波数を算出する。この周波数が電源周波数である。

　比較部２２１ａ及び演算部２２１ｂは、電源装置２５０の一部を構成する。

　機器制御部２２１ｃは、例えば、機器が第２実施形態のインバータ装置１００の場合、演算部２２１ｂが出力する電源周波数と電源電圧位相に基づき、圧縮機モータ用インバータ部１３７に圧縮機モータ７５を駆動する駆動電圧を生成させる（図４参照）。

　（２）スイッチング電源回路２００の動作
　商用電源９０から供給される交流電圧は整流部Ｄ２０１で全波整流され、平滑コンデンサＣ２２４ａで平滑される。平滑された電圧により、スイッチング素子２１２を介して、スイッチングトランス２１０の入力側巻線Ｌ２１１に電流が流れる。スイッチング素子２１２は、コントローラ２１３によってＰＷＭ制御され、高周波スイッチングを行う。

　このスイッチングによって出力側の複数の巻線Ｌ２１２，Ｌ２１３にそれぞれ巻数比に応じた電圧が誘起される。誘起された電圧は、それぞれ、ダイオードＤ２１１，Ｄ２１２，Ｄ２０２及び平滑コンデンサＣ２１１，Ｃ２１２，Ｃ２０２を介して整流・平滑され、出力回路ａ，ｂに供給される。

　（３）第３実施形態の特徴
　スイッチング電源回路２００では、一次側電源回路２２４に既設されている整流部Ｄ２０１を兼用した電流検出部２３３を設けることができるので、スイッチング電源回路２００を搭載する制御基板において、部品点数及び実装面積の削減を実現することができる。

　本発明の電源装置はインバータ装置又はコンバータ装置に有用であり、そのインバータ装置又はコンバータ装置はさらに冷凍装置又は空気清浄器にも有用である。

１　　　　　　空気調和機（冷凍装置）
１０　　　　　室内機（利用側ユニット）
２０　　　　　室外機（熱源側ユニット）
２１ｂ　　　　演算部
２４　　　　　伝送電力供給部（電源生成部）
２４ａ　　　　充電部
３３　　　　　電源周期検出部（検出部）
５０　　　　　電源装置
１００　　　　インバータ装置
１２１ｂ　　　演算部
１２４　　　　ファンモータ用インバータ主回路用電源回路（電源生成部）
１２４ａ　　　平滑コンデンサ（充電部）
１３３　　　　電流検出部（検出部）
１５０　　　　電源装置
２００　　　　スイッチング電源回路
２２１ｂ　　　演算部
２２４　　　　一次側電源回路（電源生成部）
２２４ａ　　　一次側平滑コンデンサ（充電部）
２３３　　　　電流検出部（検出部）
２５０　　　　電源装置

特開２００５－２５７２３８号公報 特開２００５－　２０８３７号公報 特開２００１－２３８４５２号公報 特開２００２－２２３５９９号公報 特開２００６－　３４０７０号公報

Claims (12)

1. 　交流電源を整流して充電される充電部（２４ａ，１２４ａ，２２４ａ）を有する電源生成部（２４，１２４，２２４）と、
   　前記充電部（２４ａ，１２４ａ，２２４ａ）へ流れる充電電流を検出する検出部（３３，１３３，２３３）と、
   　前記検出部（３３，１３３，２３３）の検出信号に基づいて前記交流電源の電圧周波数、若しくは周期又は電源電圧位相を算出する演算部（２１ｂ，１２１ｂ，２２１ｂ）と、
   を備えた、
   電源装置。
2. 　前記電源生成部（２４）は、伝送線を介して信号を伝送する伝送用回路に電源を供給する伝送用電源回路であって、整流後の電圧を分圧することによって、前記整流後の電圧よりも低い電圧を生成する、
   請求項１に記載の電源装置。
3. 　前記電源生成部（１２４）は、直流負荷に電源を供給する直流負荷用電源回路であって、整流後の電源を前記直流負荷に供給する、
   請求項１に記載の電源装置。
4. 　前記電源生成部（２２４）は、スイッチング電源回路の一次側の電源回路であって、整流後の電源を前記一次側に供給する、
   請求項１に記載の電源装置。
5. 　前記電源生成部（２４）は、
   　前記充電部（２４ａ）に流れる電流を制限する電流制限抵抗（Ｒ１）と、
   　前記電流制限抵抗（Ｒ１）と直列に接続される整流ダイオード（Ｄ１）と、
   をさらに有する、
   請求項１に記載の電源装置。
6. 　制御部と、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電源装置とを備えたインバータ装置であって、
   　前記制御部は、前記電圧周波数、若しくは前記周期又は前記電源電圧位相に基づいて交流出力電圧の振幅又は周波数を制御する、
   インバータ装置。
7. 　制御部と、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電源装置とを備え、交流電源から直流電源を生成するコンバータ装置であって、
   　前記制御部は、前記電圧周波数、若しくは前記周期又は前記電源電圧位相に基づいて直流出力電圧又は交流電流を制御する、
   コンバータ装置。
8. 　請求項６に記載のインバータ装置を備えた冷凍装置。
9. 　請求項６に記載のインバータ装置を備えた空気清浄器。
10. 　請求項７に記載のコンバータ装置を備えた冷凍装置。
11. 　請求項７に記載のコンバータ装置を備えた空気清浄器。
12. 　利用側ユニットと、
    　信号を伝送する伝送線を含む電気配線を介して前記利用側ユニットと繋がる熱源側ユニットと、
    をさらに備え、
    　前記利用側ユニット及び前記熱源側ユニットに交流電源が供給され、
    　前記電源装置は、前記利用側ユニットと前記熱源側ユニットとの間の伝送用回路の電源装置として使用される、
    請求項８又は請求項１０に記載の冷凍装置。

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