(57)【要約】【課題】制御基板の大型化を抑制することができる電源装置の入力電圧監視回路を提供する。【解決手段】制御基板２０は、スイッチ１８が非導通状態にあるときにセルモータ駆動用コンバータ１７で生成された直流電源の電圧に基づき、交流商用電源電圧を判断する。【選択図】図１
2010279180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流商用電源をＡＣ／ＤＣ変換して直流電源を生成する第１コンバータと、
エンジンにより駆動される発電機の発生する交流電源をＡＣ／ＤＣ変換して直流電源を生成する第２コンバータと、
前記交流商用電源をＡＣ／ＤＣ変換して直流電源を生成し、前記エンジンを始動するためのセルモータにスイッチを介して供給するセルモータ駆動用コンバータと、
前記スイッチが非導通状態にあるときに前記セルモータ駆動用コンバータで生成された直流電源の電圧に基づき、前記交流商用電源電圧を判断する機能とを備えたことを特徴とする電源装置の入力電圧監視回路。
【請求項２】
請求項１に記載の電源装置の入力電圧監視回路において、
前記セルモータ駆動用コンバータは、パルス幅変調（ＰＷＭ）により直流電源電圧が制御されるＰＷＭコンバータで構成されることを特徴とする電源装置の入力電圧監視回路。
【請求項３】
請求項１に記載の電源装置の入力電圧監視回路において、
前記セルモータ駆動用コンバータは、全波整流器を有する電源整流回路で構成されることを特徴とする電源装置の入力電圧監視回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流商用電源を監視する電源装置の入力電圧監視回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、交流商用電源をＡＣ／ＤＣ変換して直流電源を生成するコンバータ及び内燃機関としてのエンジンにより駆動される発電機の発生する交流電源をＡＣ／ＤＣ変換して直流電源を生成するコンバータを備える電源装置として種々のものが提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１では、こうした電源装置が適用されるガスヒートポンプ式空気調和装置について記載されている。図４は、特許文献１の電源装置を示すシステム構成図である。同図に示されるように、この電源装置７０は、例えば三相交流からなる交流商用電源ＡＣをＡＣ／ＤＣ変換して直流電源を生成する第１コンバータ７１及びガスエンジン７２により駆動される発電機７３の発生する三相交流からなる交流電源をＡＣ／ＤＣ変換して直流電源を生成する第２コンバータ７４を備える。インバータ７５は、第１コンバータ７１又は第２コンバータ７４で生成された直流電源をＤＣ／ＡＣ変換して交流電源を生成し、ウォータポンプモータ７６ａ及び室外機熱交換器のファンモータ７６ｂなどの各種電動補機に供給する。
【０００４】
また、電源装置７０は、交流商用電源ＡＣをＡＣ／ＤＣ変換して直流電源を生成するセルモータ駆動用コンバータ７７を備えており、該セルモータ駆動用コンバータ７７にスイッチ７８を介して接続されたセルモータ７９に電源を供給してその力行モードによりガスエンジン７２を始動する。
【０００５】
なお、ガスエンジン７２が始動すると、発電機７３の発生する交流電源は、第２コンバータ７４の回生制御により、インバータ７５を介して各種電動補機（ウォータポンプモータ７６ａ及び室外機熱交換器のファンモータ７６ｂ）に供給される。また、発電機７３の発生する交流電源が各種電動補機に供給されない場合には、交流商用電源ＡＣの交流電源が第１コンバータ７１及びインバータ７５を介して各種電動補機に供給される。
【０００６】
ここで、電源装置７０は、スイッチ７８をオン・オフ制御する制御基板８０を備える。そして、制御基板８０には、交流商用電源ＡＣを監視する入力電圧監視回路８０ａが内蔵されている。これは、例えば停電時など交流商用電源ＡＣの異常状態に速やかに対応してガスエンジン７２を停止し、徒な運転が継続されることを回避するためである。
【０００７】
図５に示すように、入力電圧監視回路８０ａとしては、交流商用電源ＡＣ（入力電圧）の監視をフォトカプラによる絶縁方式で行うものが採用されている。この方式では、交流商用電源ＡＣが正常に供給されていれば、正弦波の交流商用電源電圧によりフォトカプラが周期的にオン・オフし、交流商用電源ＡＣの各相（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）の間にパルス信号（Ｒ−Ｓ信号、Ｓ−Ｔ信号、Ｔ−Ｒ信号）が発生する。従って、これらのパルス信号を制御基板８０のマイコン８０ｂに入力することで、交流商用電源ＡＣの供給の有無を判断している。
【０００８】
一方、例えば特許文献２では、こうした電源装置が適用されるコージェネレーション装置について記載されている。図６は、特許文献２の電源装置を示す小容量（例えば２ｋＷ以下）の空気調和装置のシステム構成図である。同図に示されるように、この電源装置９０は、コンバータ／インバータとしての第１変換器９１及び第２変換器９２を備える。そして、ガスエンジン９３を始動する場合には、第１変換器９１及び第２変換器９２をそれぞれコンバータ及びインバータとして機能させ、力行モードにより発電機９４に交流電源を供給してガスエンジン９３を始動する。つまり、発電機９４は、ガスエンジン９３のセルモータとして機能する。
【０００９】
ガスエンジン９３の始動後は、第１変換器９１及び第２変換器９２をそれぞれインバータ及びコンバータとして機能させ、回生モードにより発電機９４で発生する交流電源を第２変換器９２においてＡＣ／ＤＣ変換して直流電源を生成するとともに、第１変換器９１においてＤＣ／ＡＣ変換して交流電源を生成し、これを系統（交流商用電源ＡＣ）の電気負荷に供給する。
【００１０】
また、図７は、特許文献２の電源装置を示す中容量以上（例えば６ｋＷ下以上）の空気調和装置のシステム構成図である。同図に示されるように、この電源装置９６は、小容量空気調和装置の場合とは異なり、ガスエンジン９７の起動トルクの関係から、セルモータ９８が搭載されている。電源装置９６は、セルモータ駆動用コンバータ９９により交流商用電源ＡＣをＡＣ／ＤＣ変換して直流電源を生成するとともに、スイッチ１００を介してセルモータ９８に直流電源を供給し力行モードによりガスエンジン９７を始動する。ガスエンジン９７の始動後は、小容量空気調和装置と同様、系統（交流商用電源ＡＣ）の電気負荷に交流電源を供給する。
【００１１】
ここで、小容量・中容量以上ともに、電源装置９０，９６は、制御基板１０１を備える。そして、制御基板１０１には、交流商用電源ＡＣを監視する入力電圧監視回路１０１ａが内蔵されている。この入力電圧監視回路１０１ａは、電圧検出トランスＶＴを利用して交流商用電源電圧を判断している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００７−１７０２６号公報
【特許文献２】特開２００８−５６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、前述したフォトカプラや電圧検出トランスを使用した交流商用電源ＡＣの電圧の監視では、部品点数が増大する分、その実装される制御基板が大型化し、ひいてはコストの増大を余儀なくされてしまう。
【００１４】
本発明の目的は、制御基板の大型化を抑制することができる電源装置の入力電圧監視回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、交流商用電源をＡＣ／ＤＣ変換して直流電源を生成する第１コンバータと、エンジンにより駆動される発電機の発生する交流電源をＡＣ／ＤＣ変換して直流電源を生成する第２コンバータと、前記交流商用電源をＡＣ／ＤＣ変換して直流電源を生成し、前記エンジンを始動するためのセルモータにスイッチを介して供給するセルモータ駆動用コンバータと、前記スイッチが非導通状態にあるときに前記セルモータ駆動用コンバータで生成された直流電源の電圧に基づき、前記交流商用電源電圧を判断する機能とを備えたことを要旨とする。
【００１６】
同構成によれば、交流商用電源電圧の判断は、前記スイッチが非導通状態にあるときに前記セルモータ駆動用コンバータで生成された直流電源の電圧に基づいて行われる。従って、既存の前記スイッチ及び前記セルモータ駆動用コンバータを流用することができ、該セルモータ駆動用コンバータの生成する直流電源の電圧を取得できるように制御基板と電気的に接続するのみでよいため、該制御基板の大型化を抑制することができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電源装置の入力電圧監視回路において、前記セルモータ駆動用コンバータは、パルス幅変調（ＰＷＭ）により直流電源電圧が制御されるＰＷＭコンバータで構成されることを要旨とする。
【００１８】
同構成によれば、前記セルモータ駆動用コンバータは、前記ＰＷＭコンバータ（いわゆるスイッチング電源）で構成されることで、電力変換の効率を向上することができる。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の電源装置の入力電圧監視回路において、前記セルモータ駆動用コンバータは、全波整流器を有する電源整流回路で構成されることを要旨とする。
【００１９】
同構成によれば、前記セルモータ駆動用コンバータは、前記電源整流回路で構成されることでその回路構成を簡易化することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明では、制御基板の大型化を抑制することができる電源装置の入力電圧監視回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態を示すシステム構成図。
【図２】同実施形態を示す回路図。
【図３】本発明の変形形態を示す回路図。
【図４】従来形態を示すシステム構成図。
【図５】従来形態を示す回路図。
【図６】別の従来形態を示すシステム構成図。
【図７】別の従来形態を示すシステム構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、例えば発電機付のガスヒートポンプ式空気調和装置に適用される電源装置を示すシステム構成図である。同図に示されるように、この電源装置１０は、例えば三相（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）の交流からなる交流商用電源ＡＣをＡＣ／ＤＣ変換して直流電源を生成する第１コンバータ１１及びガスエンジン１２により駆動される発電機１３の発生する三相交流からなる交流電源をＡＣ／ＤＣ変換して直流電源を生成する第２コンバータ１４を備える。なお、ガスエンジン１２は、空気調和装置の圧縮機（図示略）と連係されて該圧縮機を駆動する。また、電源装置１０は、第１コンバータ１１又は第２コンバータ１４で生成された直流電源をＤＣ／ＡＣ変換して交流電源を生成するインバータ１５を備える。このインバータ１５は、生成した交流電源をウォータポンプモータ１６ａ及び室外機熱交換器のファンモータ１６ｂなどの各種電動補機に供給する。
【００２３】
また、電源装置１０は、交流商用電源ＡＣをＡＣ／ＤＣ変換して直流電源を生成するセルモータ駆動用コンバータ１７を備えている。このセルモータ駆動用コンバータ１７は、スイッチ１８を介してガスエンジン１２を始動するためのセルモータ１９に接続されており、導通状態にあるスイッチ１８を介してセルモータ１９に電源を供給しその力行モードによりガスエンジン１２を始動する。
【００２４】
なお、ガスエンジン１２が始動すると、発電機１３の発生する交流電源は、第２コンバータ１４の回生制御により、インバータ１５を介して各種電動補機（ウォータポンプモータ１６ａ及びファンモータ１６ｂ）に供給される。このとき、前記スイッチ１８は非導通状態にあって、セルモータ駆動用コンバータ１７の電源がセルモータ１９に供給されることはない。また、発電機１３の発生する交流電源が各種電動補機に供給されない場合には、交流商用電源ＡＣの交流電源が第１コンバータ１１及びインバータ１５を介して各種電動補機に供給される。
【００２５】
ここで、電源装置１０は、制御基板２０を備えている。この制御基板２０は、制御回路（マイコンなど）が実装されており、前記スイッチ１８をオン・オフ制御するとともに、交流商用電源ＡＣを監視する。
【００２６】
すなわち、図２に示すように、スイッチ１８は、ＮＰＮ型のトランジスタからなり、コレクタがセルモータ駆動用コンバータ１７の出力端子Ｔｏに接続されるとともに、エミッタがセルモータ１９の給電端子に接続され、更にベースが制御基板２０に接続されている。制御基板２０は、ベースの電圧（ベース−エミッタ間の電圧）を制御することで、スイッチ１８をオン・オフ制御する。
【００２７】
一方、セルモータ駆動用コンバータ１７は、交流商用電源ＡＣのいずれか二相（ここではＲ相、Ｓ相）に接続されたトランス１７ａ及び該トランス１７ａに接続されたコンバータ部１７ｂを備える。コンバータ部１７ｂは、４個のスイッチング素子等を有するＰＷＭコンバータからなり、セルモータ１９を駆動させるときには、制御基板２０によりパルス幅変調（ＰＷＭ）されることで、出力端子Ｔｏに出力する直流電源電圧を制御し、通電状態にあるスイッチ１８を介してセルモータ１９に供給する。また、コンバータ部１７ｂは、スイッチ１８が非導通状態にありセルモータ１９を駆動させないときには、ダイオードブリッジとして動作させる。このとき、出力端子Ｔｏに出力される直流電源の電圧は、交流商用電源ＡＣからの入力電圧に比例する。前記制御基板２０は、出力端子Ｔｏに接続されており、スイッチ１８が非導通状態にあるときに該出力端子Ｔｏの電圧により、交流商用電源電圧を判断する。
【００２８】
以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）本実施形態では、制御基板２０による交流商用電源電圧の判断は、スイッチ１８が非導通状態にあるときにセルモータ駆動用コンバータ１７で生成された直流電源の電圧に基づいて行われる。従って、既存のスイッチ１８及びセルモータ駆動用コンバータ１７を流用することができ、該セルモータ駆動用コンバータ１７の生成する直流電源の電圧を取得できるように制御基板２０と電気的に接続するのみでよいため、該制御基板２０の大型化を抑制することができる。
【００２９】
（２）本実施形態では、セルモータ駆動用コンバータ１７（コンバータ部１７ｂ）は、ＰＷＭコンバータ（いわゆるスイッチング電源）であることで、電力変換の効率を向上することができる。
【００３０】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・図３に示すように、電源整流回路で構成されるセルモータ駆動用コンバータ３１を採用してもよい。このセルモータ駆動用コンバータ３１は、交流商用電源ＡＣのいずれか二相（ここではＲ相、Ｓ相）に接続されたセンタータップのトランス３１ａ、該トランス３１ａの両端子に接続された対のダイオードＤ１，Ｄ２及び平滑用コンデンサ３１ｂを備える。セルモータ駆動用コンバータ３１は、セルモータ１９を駆動させるときには、トランス３１ａにおいて交流商用電源ＡＣの交流電源の電圧を降圧し、ダイオードＤ１，Ｄ２及び平滑用コンデンサ３１ｂにおいて全波整流・平滑して、出力端子Ｔｏに出力する。出力端子Ｔｏに出力される直流電源は、通電状態にあるスイッチ１８を介してセルモータ１９に供給される。また、スイッチ１８が非導通状態にありセルモータ１９を駆動させないときには、セルモータ駆動用コンバータ３１から出力端子Ｔｏに出力される直流電源の電圧は、交流商用電源ＡＣからの入力電圧に比例する。前記制御基板２０は、スイッチ１８が非導通状態にあるときに該出力端子Ｔｏの電圧により、交流商用電源電圧を判断する。このように変形した場合、特にセルモータ駆動用コンバータ３１が全波整流器を有する電源整流回路で構成されることでその回路構成を簡易化することができる。
【００３１】
・第１コンバータ１１を、インバータとして機能可能な変換器として、発電機１３の発生する交流電源を交流商用電源ＡＣ（系統）の電気負荷に供給するようにしてもよい。
・前記実施形態において、スイッチ１８は、ＭＯＳ型のトランジスタであってもよいし、適宜の機械式スイッチ（リレースイッチなど）であってもよい。
【００３２】
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）請求項１〜３のいずれか一項に記載の電源装置の入力電圧監視回路において、
前記制御基板は、前記セルモータ駆動用コンバータで生成された直流電源の電圧により前記交流商用電源電圧を判断することを特徴とする電源装置の入力電圧監視回路。同構成によれば、前記制御基板は、前記セルモータ駆動用コンバータで生成された直流電源の電圧により前記交流商用電源電圧を判断することができる。
【００３３】
（ロ）請求項１〜３、上記（イ）のいずれか一項に記載の電源装置の入力電圧監視回路において、
前記第１コンバータは、インバータとして機能可能な変換器であり、前記発電機の発生する交流電源が前記第２コンバータによりＡＣ／ＤＣ変換されて生成される直流電源をＤＣ／ＡＣ変換して交流電源を生成し、前記交流商用電源の電気負荷に供給することを特徴とする電源装置の入力電圧監視回路。同構成によれば、前記発電機の発生する交流電源を前記第２コンバータ及び前記第１コンバータ（変換器）を介して前記交流商用電源（系統）の電気負荷に供給することができ、該交流商用電源の消費電力を削減することができる。
【符号の説明】
【００３４】
ＡＣ…交流商用電源、１０…電源装置、１１…第１コンバータ、１２…ガスエンジン（エンジン）、１３…発電機、１４…第２コンバータ、１５…インバータ、１６ａ…ウォータポンプモータ（電動補機）、１６ｂ…ファンモータ（電動補機）、１７，３１…セルモータ駆動用コンバータ、１８…スイッチ、１９…セルモータ、２０…制御基板。
【図１】
2010279180.tif 000003
【図２】
2010279180.tif 000004
【図３】
2010279180.tif 000005
【図４】
2010279180.tif 000006
【図５】
2010279180.tif 000007
【図６】
2010279180.tif 000008
【図７】
2010279180.tif 000009