JPH07332747A - 空気調和機用電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 直流可変電圧と直流定電圧を安定して供給す
ることができ、しかも小型・安価に構成しうる空気調和
機用電源装置を提供すること。 【構成】 スイッチング・トランス（１３）の一次巻線
（１３１）の電流をスイッチング素子（１２）によりオ
ン・オフすることにより、その二次側に交流電圧を発生
させる。トランス（１３）の第１の二次巻線（１３２）
の発生交流電圧から第１の直流化手段（１５）および降
圧直流−直流コンバータ（１７）を介して可変直流電圧
を得、トランス（１３）の第２の二次巻線（１３３）の
発生交流電圧から第２の直流化手段（３１，１９）を介
して直流定電圧を得る。可変直流電圧は例えば室内ファ
ンの駆動のために用いられ、直流定電圧は例えば制御回
路機器の動作電源として用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空気調和機の複数の電
気負荷のために少なくとも２種の直流電圧を出力しうる
空気調和機用電源装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の電源装置として、直流可
変電圧源と直流定電圧源とを備え、直流可変電圧源は例
えば室内ファンの可変速駆動電源として用い、直流定電
圧源は例えば制御用マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）やス
イッチング素子駆動回路等の動作電源として用いること
は普通に行われていることである。しかるに、これら２
種の直流電圧を従来は別々のトランスに接続された別々
の直流電源回路を通して得ている。直流可変電圧電源に
接続される負荷、例えば室内ファンの回転数調整はファ
ンモータの電圧制御を通して行われている。この電圧制
御における電圧調整幅はファンモータの可変速範囲が広
いためかなり大幅なものであり、パルス幅変調制御を通
して行われている。これに対して、制御回路等に用いら
れる直流定電圧の負荷は負荷変動があまりなく、逆にほ
ぼ定電圧であることが要求される。そのため、従来は、
直流可変電圧源と直流定電圧源とは独立別個に用意され
ていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように可変電圧源
と定電圧源とを独立別個に用意するのでは、回路の構成
部品点数が増大し、大型・高価になる。

【０００４】従って本発明は、直流可変電圧と直流定電
圧を安定して供給することができ、しかも小型・安価に
構成しうる空気調和機用電源装置を提供することを目的
とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、空気調和機の複数の電気負荷のために少な
くとも２種の直流電圧を出力しうる空気調和機用電源装
置であって、一次巻線および複数の二次巻線を有するス
イッチング・トランスと、一次巻線に直列に接続され、
供給直流電流をオン・オフすることにより二次巻線に交
流電圧を発生させるスイッチング素子と、二次巻線に所
定の出力電圧が発生するようにスイッチング素子を所定
の繰り返し周波数でオン・オフ制御する第１のスイッチ
ング素子駆動回路と、スイッチング・トランスの第１の
二次巻線の発生交流電圧を直流化する第１の直流化手段
と、この第１の直流化手段の出力側に可変直流電圧を出
力すべく接続された降圧直流−直流コンバータと、この
降圧直流−直流コンバータの出力電圧を負荷状態に応じ
て制御する第２のスイッチング素子駆動回路と、スイッ
チング・トランスの第２の二次巻線の発生交流電圧を直
流化し、ほぼ一定の直流定電圧を出力して制御回路内の
構成機器の動作電源として供給する第２の直流化手段と
を備えたものである。

【０００６】

【作用】本発明の空気調和機用電源装置においては、共
通のスイッチング・トランスの第１の二次巻線および第
２の二次巻線を通してそれぞれ直流可変電圧および直流
定電圧を得る。共通のスイッチング・トランスの異なる
二次巻線から２種の電圧を得ることにより、安定した２
種の直流電圧を、より小型・安価に構成しうる電源装置
のもとで供給することができる。

【０００７】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【０００８】図１は本発明による電源装置のブロック図
を示すものである。交流電源、例えば５０Ｈz または６
０Ｈz 商用交流電源から、ノイズ除去用ラインフィルタ
２および突入電流防止回路３を介して整流回路４に交流
電力が入力され、ここで整流され直流化された電力が本
発明に係る電源装置１０に入力される。

【０００９】電源装置１０の内部構成について以下に説
明する。整流回路４の出力直流電圧は、電源装置１０内
においてスナバ回路１１を有するスイッチング素子１２
を介してスイッチング・トランス１３に入力され、スイ
ッチング素子１２のオン・オフによりここで交流電力に
変換され出力される。スイッチング素子１２は、スイッ
チング・トランス１３の第３の二次巻線（図２参照）か
ら駆動電力を得て動作するスイッチング素子駆動回路１
４によって駆動される。スイッチング・トランス１３の
二次側には可変電圧用の第１の整流平滑回路１５、およ
び定電圧用の第２の整流平滑回路１６が接続されてい
る。第１の整流平滑回路１５の出力側には降圧チョッパ
回路すなわち降圧型直流−直流（ＤＣ−ＤＣ）コンバー
タ１７が接続され、このＤＣ−ＤＣコンバータ１７から
直流可変電圧が出力される。この直流可変電圧は例えば
室内ファンモータ１８の可変速駆動のために用いられ
る。場合によっては室外ファンも可変速駆動されること
があり、そのような場合には室外ファンモータも可変電
圧電源の負荷となりうる。第２の整流平滑回路１６の出
力側には定電圧回路１９が接続され、この定電圧回路１
９から直流定電圧、例えば＋５Ｖの直流定電圧が出力さ
れる。定電圧回路１９から出力される直流定電圧はＭＰ
Ｕ（マイクロプロセッサ）２０をはじめとして制御回路
内の種々の動作電源として用いられる。

【００１０】第１の整流平滑回路１５の出力電圧は定電
圧回路１９から出力される定電圧とともに出力補正回路
２１に入力されて両者が比較され、負荷変動にもかかわ
らず前者が一定値となるようにスイッチング素子駆動回
路１４を介してスイッチング素子１２のデューティー比
を変えスイッチング・トランス１３の出力二次電圧を制
御する。

【００１１】ＤＣ−ＤＣコンバータ１７から出力される
直流可変電圧によって駆動される負荷（図示の例では室
内ファンを駆動する直流モータ１８）の負荷状態、例え
ば回転数が負荷状態検出装置２２によって検出され、そ
の検出出力がＭＰＵ２０に入力される。ＭＰＵ２０は検
出された負荷状態を別途内部設定する負荷状態指令値、
ここに例示した実施例においては回転数指令値、と比較
し、その偏差を零とするようにスイッチング素子駆動回
路２４を介してＤＣ−ＤＣコンバータ１７の出力電圧を
制御する。なお、回転数指令値は空調負荷により変化さ
せられる。ＭＰＵ２０はさらに交流電源と室外機主回路
との間に設けられた室外機用主スイッチ２５のオン・オ
フをも制御する。室外機主回路にはコンプレッサ・モー
タに給電するためのインバータのほか、室外ファンモー
タや四方弁操作ソレノイド等の電気負荷が含まれる。

【００１２】図２は、図１の電源装置１０のより詳細な
回路結線を示すものである。この電源装置はスイッチン
グ・トランス１３を含んで構成されている。スイッチン
グ・トランス１３は、一次巻線１３１と、２組の二次巻
線１３２および１３３と、三次巻線１３４とを備えてい
る。一次巻線１３１には整流回路４から直流電流がスイ
ッチング素子１２（例えばトランジスタ）を介して断続
的に供給される。一次巻線１３１にはコンデンサ、抵
抗、ダイオード等によって構成されるスナバ回路１１が
並列に接続されている。スイッチング素子駆動回路１４
は三次巻線１３４から、ダイオード、コンデンサおよび
抵抗からなる整流平滑回路３０を介して得られた直流電
圧を駆動電源として動作し、スイッチング素子１２のオ
ン・オフ比すなわちデューティー比を所定の繰り返し周
波数で制御する。第１の二次巻線１３２にはダイオード
およびコンデンサからなる整流平滑回路１５が接続され
ている。整流平滑回路１５の出力側に、スイッチング素
子１７１および平滑回路１７２からなる降圧ＤＣ−ＤＣ
コンバータ１７が接続される。スイッチング素子１７１
は周知のチョッパとして機能する。降圧ＤＣ−ＤＣコン
バータ１７の可変直流出力電圧によって室内ファンモー
タ１８が駆動され、その負荷状態（例えば回転数）が負
荷状態検出器２２によって検出される。負荷状態検出器
２２によって検出された負荷状態はＭＰＵ２３に入力さ
れ、その負荷状態がＭＰＵ２０内の設定値と比較され、
その比較結果に従ってスイッチング素子１７１のオン・
オフ比すなわちデューティー比が制御される。

【００１３】より具体的には、ＭＰＵ２３はホール素子
からなる負荷状態検出器２２の出力によって室内ファン
モータ１８の回転数を検出する。ファンモータ１８は直
流モータで構成され、印加電圧が高くなるに従って回転
数が上昇し、印加電圧が低くなるに従って回転数を低下
する。ここでＭＰＵ２３はファンモータ１８の実際回転
数を検出し、その実際回転数を空調負荷すなわち実際室
温と設定室温との差に従って定められる指令回転数と比
較する。

【００１４】この比較の結果、実際回転数が指令回転数
よりも高ければスイッチング素子１７１のデューティー
比を小さくして降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ１７の出力を
低下させ、ファンモータ１８の回転数を低下させる。一
方、実際回転数が指令回転数よりも低ければスイッチン
グ素子１７１のデューティー比を大きくして降圧ＤＣ−
ＤＣコンバータ１７の出力を上昇させ、ファンモータ１
８の回転数を上昇させる。

【００１５】スイッチング・トランス１３の第２の二次
巻線１３３には中間タップが設けられており、その中間
タップからダイオードおよびコンデンサからなる整流平
滑回路３１および定電圧回路１９を介して＋５Ｖの直流
定電圧が得られ、巻線端端子から同様にダイオードおよ
びコンデンサからなるもうひとつの整流平滑回路３２を
介して＋１２Ｖの直流定電圧が得られている。前者の＋
５Ｖの直流定電圧はかなり厳密な定電圧であり、後者の
＋１２Ｖの定電圧はかなり大ざっぱな定電圧である。室
外機用主スイッチ２５は、より詳細には、スイッチ接点
２５０とそれを操作する操作コイル２５１、操作コイル
２５１の操作電流を制御するトランジスタ２５２、およ
び同トランジスタのベース抵抗２５３からなっている。
トランジスタ２５２はＭＰＵ２０によって制御される。

【００１６】出力補正回路２１は、整流平滑回路１５の
出力電圧（スイッチング・トランス１３の第１の二次巻
線１３２の出力電圧に対応する電圧）を分圧する測定用
分圧抵抗、および定電圧回路１９の出力定電圧を分圧す
る基準用分圧抵抗からなる分圧回路２１１、この分圧回
路２１１から出力される測定電圧および基準電圧を比較
するコンパレータ２１２、およびコンパレータ出力を電
気的に絶縁してスイッチング素子駆動回路１４に伝達す
るホトカプラ２１３を備えている。なお、ホトカプラ２
１３は発光ダイオードおよびホトトランジスタからなっ
ている。

【００１７】スイッチング素子駆動回路１４はホトカプ
ラ２１３のトランジスタのオン時間に比例して電圧が上
昇する積分回路を有し、この積分回路の出力電圧に反比
例してスイッチング素子１２のデューティー比を増減す
るものである。すなわち、整流平滑回路１５の出力電圧
が上昇すればコンパレータ２１２がオフし、ホトカプラ
２１３のトランジスタがオンして積分回路の出力電圧が
上昇しする。それに伴ってスイッチング素子１２のデュ
ーティー比が低下し、その結果、整流平滑回路１５の出
力電圧が低下する。一方、整流平滑回路１５の出力電圧
が低下すれば、コンパレータ２１２がオンし、ホトカプ
ラ２１３のトランジスタがオフし、積分回路の出力電圧
が低下してスイッチング素子１２のデューティー比が上
昇し、整流平滑回路１５の出力電圧が上昇する。

【００１８】このようにして、整流平滑回路１５の出力
電圧は基準用分圧抵抗によって定まる一定値に制御され
る。

【００１９】整流平滑回路３２の出力電圧として得られ
る＋１２Ｖの直流電圧はすでに述べた通り室外機用主ス
イッチ２５においてその駆動電源として用いられるが、
整流平滑回路３１および定電圧回路１９を介して得られ
る＋５Ｖの直流定電圧はそれ以外の制御回路素子、例え
ばＭＰＵ２０、コンパレータ２１２、ホトカプラ２１３
の発光ダイオード等の動作電源として用いられる。スイ
ッチング素子駆動回路１４の動作電源はすでに述べた通
りスイッチング・トランス１３の第３の二次巻線１３４
から整流平滑回路３０を介して得られ、スイッチング素
子駆動回路２４の動作電源はスイッチング・トランス１
３の第２の二次巻線１３３から整流平滑回路３１および
定電圧回路１９を介して得ることができる。

【００２０】以上述べた実施例によれば、共通のスイッ
チング・トランスを通して２種の直流電圧を安定して得
ることの可能な空気調和機用電源装置を比較的安価で少
ない部品点数のもとで構成することができる。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば空気調和機の直流可変電
圧および直流定電圧を同一のトランスから得る構成とす
ることにより、安定した電力を供給しうる小型・安価な
空気調和機用電源装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の空気調和機用電源装置の一実施例を示
すブロック図。

【図２】図１に示す電源装置のより詳細な回路結線例を
示す図。

【符号の説明】

４ 整流回路 １０ 電源回路 １２ スイッチング素子 １３ スイッチング・トランス １４ スイッチング素子駆動回路 １５ 整流平滑回路 １６ 整流平滑回路 １７ 降圧ＤＣ−ＤＣコンバータ １８ ファンモータ １９ 定電圧回路 ２０ マイクロプロセッサ（ＭＰＵ） ２１ 出力補正回路 ２４ スイッチング素子駆動回路 ２５ 室外機用主スイッチ ３０ 整流平滑回路 ３１ 整流平滑回路 ３２ 整流平滑回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】空気調和機の複数の電気負荷のために少な
   くとも２種の直流電圧を出力しうる空気調和機用電源装
   置であって、 一次巻線および複数の二次巻線を有するスイッチング・
   トランスと、 前記一次巻線に直列に接続され、供給直流電流をオン・
   オフすることにより前記二次巻線に交流電圧を発生させ
   る第１のスイッチング素子と、 前記二次巻線に所定の出力電圧が発生するように前記第
   １のスイッチング素子を所定の繰り返し周波数でオン・
   オフ制御する第１のスイッチング素子駆動回路と、 前記スイッチング・トランスの第１の二次巻線の発生交
   流電圧を直流化する第１の直流化手段と、 この第１の直流化手段の出力側に可変直流電圧を出力す
   べく接続された降圧直流−直流コンバータと、 この降圧直流−直流コンバータの出力電圧を制御する第
   ２のスイッチング素子駆動回路と、 前記スイッチング・トランスの第２の二次巻線の発生交
   流電圧を直流化し、ほぼ一定の直流定電圧を出力して制
   御回路機器の動作電源として供給する第２の直流化手段
   とを備えた空気調和機用電源装置。
2. 【請求項２】前記第１の二次巻線の出力交流電圧の負荷
   変動を検出し、その負荷変動を補償するための補正信号
   を前記第１のスイッチング素子駆動回路に送出する出力
   補正回路をさらに備えた請求項１記載の空気調和機用電
   源装置。
3. 【請求項３】前記第２のスイッチング素子駆動回路が負
   荷状態に応じて前記降圧直流−直流コンバータの出力電
   圧を制御する請求項１記載の空気調和機用電源装置。