(57)【要約】【課題】空調機としての重負荷時においても、軽負荷時と同等の消費電力と低ノイズのスイッチング電源回路を備える電力変換装置を提供する。前記電力変換装置を備える低消費電力の空気調和機を提供する。【解決手段】交流電力を直流電力に変換する全波倍電圧整流回路１１と、前記全波倍電圧整流回路１１から供給される直流電圧を降圧して低電圧の直流電力を出力するスイッチング電源回路１２と、を備え、前記全波倍電圧整流回路１１は、複数のダイオードをブリッジ接続した整流回路１４と複数のコンデンサによる平滑回路とを具備し、前記複数のコンデンサからなる直列回路の中点が、前記整流回路を構成するダイオードブリッジ１４の交流電圧が入力する二つのダイオードの接続点１５３に接続され、前記スイッチング電源回路１２は、前記全波倍電圧整流回路１１が有する前記複数のコンデンサからなる直列回路の中点から直流電圧を供給される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電力を直流電力に変換する全波倍電圧整流回路と、
前記全波倍電圧整流回路から供給される直流電圧を降圧して低電圧の直流電力を出力するスイッチング電源回路と、
を備え、
前記全波倍電圧整流回路は、複数のダイオードをブリッジ接続した整流回路と複数のコンデンサによる平滑回路とを具備し、前記複数のコンデンサからなる直列回路の中点が、前記整流回路を構成するダイオードブリッジの交流電圧が入力する二つのダイオードの接続点に接続され、
前記スイッチング電源回路は、前記全波倍電圧整流回路が有する前記複数のコンデンサからなる直列回路の中点から直流電圧を供給される、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記ダイオードブリッジは、４個のダイオードで構成される、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記スイッチング電源回路の直流電圧出力端子は複数である、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記スイッチング電源回路の電力入力端子が、複数の直流電圧出力端子の内のひとつの直流電圧出力端子として出力されている、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項１または請求項２において、
前記全波倍電圧整流回路の出力する直流電圧の正側の端子と前記複数のコンデンサからなる直列回路の中点とに間に接続されたコンデンサに対して、電荷を放電する放電回路を備える、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記放電回路は、放電用抵抗と開閉器とを具備して構成される、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記開閉器は、手動で開閉できる、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項８】
交流電力を直流電力に変換する全波倍電圧整流回路と、
前記全波倍電圧整流回路から供給される直流電圧を降圧して低電圧の直流電力を出力するスイッチング電源回路と、
を備え、
前記全波倍電圧整流回路は、４個のダイオードをブリッジ接続した整流回路と、第１コンデンサと第２コンデンサとを直列接続した第１コンデンサ平滑回路と、第３コンデンサと第４コンデンサとを直列接続した第２コンデンサ平滑回路とを具備し、前記第１コンデンサと第２コンデンサの直列回路の中点が前記整流回路を構成するダイオードブリッジの第２の交流電圧入力端子に接続され、前記第３コンデンサと第４コンデンサの直列回路の中点が前記整流回路を構成するダイオードブリッジの第１の交流電圧入力端子に接続され、
前記スイッチング電源回路は、前記第１コンデンサと第２コンデンサの直列回路の中点または前記第３コンデンサと第４コンデンサの直列回路の中点から直流電圧を供給される、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項９】
交流電力を直流電力に変換する全波倍電圧整流回路兼全波整流回路と、
前記全波倍電圧整流回路兼全波整流回路から供給される直流電圧を降圧して低電圧の直流電力を出力するスイッチング電源回路と、
第１の開閉器と、
第２の開閉器と、
第３の開閉器と、
前記第１の開閉器と第２の開閉器と第３の開閉器を制御する制御回路と、
を備え、
前記全波倍電圧整流回路兼全波整流回路は、複数のダイオードをブリッジ接続した整流回路と複数のコンデンサによる平滑回路を具備し、前記複数のコンデンサからなる直列回路の中点と、前記整流回路を構成するダイオードブリッジの交流入力端子と、の間に前記第１の開閉器が配置され、
前記スイッチング電源回路の電力入力端子と、前記全波倍電圧整流回路兼全波整流回路が有する前記複数のコンデンサからなる直列回路の中点と、の間に前記第２の開閉器が配置され、
前記スイッチング電源回路の電力入力端子と、前記全波倍電圧整流回路兼全波整流回路の直流正電位端子と、の間に前記第３の開閉器が配置され、
前記全波倍電圧整流回路兼全波整流回路を全波倍電圧整流回路として動作させる場合には、前記第１の開閉器と前記第２の開閉器をオン、前記第３の開閉器をオフさせ、
前記全波倍電圧整流回路兼全波整流回路を全波整流回路として動作させる場合には、前記第１の開閉器と前記第２の開閉器をオフ、前記第３の開閉器をオンさせる、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の電力変換装置を搭載したことを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置、及びそれを用いた空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に空気調和機は、交流電圧の商用電源から直流電圧に変換するコンバータ回路と、この直流電圧に変換された直流電源から三相交流に変換するインバータ回路とを備え、前記三相交流を制御することで、圧縮機や室外ファンモータを駆動する構成としている。
また、前記インバータ回路を制御するドライブ回路、冷媒の流量を制御する電動膨張弁等のアクチュエータ、サーミスタ等のセンサを駆動するための制御用電源として、前記直流電源からスイッチング素子を用いて降圧し、前記制御用電源を構成するスイッチング電源を備えている。
【０００３】
空気調和機は、家庭内で使用される電力消費量の中でも比較的多くの電力を消費する機器であるため、室温が設定値に到達し安定している状態、つまり軽負荷時は低消費で駆動させることが求められる。一方、寒さが厳しい環境下等では高い暖房能力が求められるため、重負荷での駆動も求められる。
【０００４】
そのため、軽負荷から高負荷までワイドレンジに駆動し、その中でも全域に渡って高効率な駆動が求められる。
この課題を解決するために、消費電力の低減手段として様々な方法が提案されている。例えば、特許文献１がある。
【０００５】
特許文献１の要約書の解決手段には、「プリドライバ１７でスイッチング素子５をオン，オフ制御し、スイッチング素子５のオフの瞬間、トランス１で負荷に応じた量の電力がメイン巻線２から二次巻線４ａ〜４ｇに伝達される。スイッチング素子５のオン後、フィードバック回路１１は二次側電圧ＶRを監視してスイッチング素子５のオフタイミングを設定する。即ち、マイコン１９により、プリドライバ１７は、重負荷時では、ベース巻線３の電圧ＶBを選択し、これから二次電流ＩRが０になるタイミングを検出してスイッチング素子５をオンする。また、軽負荷時には、オフ時間固定回路２０の出力を選択し、スイッチング素子５がオフしてから一定時間後、スイッチング素子５がオンするようにする。」と記載され、電源装置に関する技術が開示されている。
【０００６】
また、近年においては、実使用に則した条件の高効率化、つまり低回転域の高効率化が求められてきている。
その有効な手段として、圧縮機モータの低速設計が進められている。低速設計をするためには、圧縮機モータのロータに使用している磁石の磁力を上げる、ステータ巻線の巻数を増やす、ステータの積厚を厚くするといった手段がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−５５９４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示された技術には、次のような課題がある。
すなわち、空気調和機（空調機）としての軽負荷時は重負荷時に対し、スイッチング電源回路の損失とノイズの低減がされるものの、空気調和機としての重負荷時においては、スイッチング電源回路の電源に高い直流電圧が加わるため、スイッチング電源の損失や、ノイズが大きいという課題がある。
【０００９】
また、前記の圧縮機モータの低速設計の技術では、誘起電圧定数を上げることに等しく、運転可能な最高回転速度（なお、回転速度とは回転数／単位時間）が低下するといったデメリットがある。つまり、軽負荷時で駆動可能な圧縮機の回転速度範囲が非常に狭い範囲になってしまうという課題がある。
【００１０】
本発明の課題は、空気調和機としての重負荷時においても、軽負荷時と同等の消費電力と低ノイズのスイッチング電源回路を備える電力変換装置を提供することである。
また、前記電力変換装置を備える低消費電力の空気調和機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の課題を解決するために、以下のように構成した。
すなわち、本発明の電力変換装置は、交流電力を直流電力に変換する全波倍電圧整流回路と、前記全波倍電圧整流回路から供給される直流電圧を降圧して低電圧の直流電力を出力するスイッチング電源回路と、を備え、前記全波倍電圧整流回路は、複数のダイオードをブリッジ接続した整流回路と複数のコンデンサによる平滑回路とを具備し、前記複数のコンデンサからなる直列回路の中点が、前記整流回路を構成するダイオードブリッジの交流電圧が入力する二つのダイオードの接続点に接続され、前記スイッチング電源回路は、前記全波倍電圧整流回路が有する前記複数のコンデンサからなる直列回路の中点から直流電圧を供給される、ことを特徴とする。
また、その他の手段は、発明を実施するための形態のなかで説明する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、空気調和機としての重負荷時においても、軽負荷時と同等の消費電力と低ノイズのスイッチング電源回路を備える電力変換装置を提供できる。
また、前記電力変換装置を備える低消費電力の空気調和機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電力変換装置の回路構成例と、関連する機器・回路との接続構成例を示す図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る電力変換装置の回路構成例と、関連する機器・回路との接続構成例を示す図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る電力変換装置の回路構成例と、関連する機器・回路との接続構成例を示す図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係る電力変換装置の回路構成例と、関連する機器・回路との接続構成例を示す図である。
【図５】本発明の第５実施形態に係る電力変換装置の回路構成例と、関連する機器・回路との接続構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態（以下においては「実施形態」と表記する）を、適宜、図面を参照して説明する。
【００１５】
≪第１実施形態≫
図１は、本発明の第１実施形態に係る電力変換装置の回路構成例と、関連する機器・回路との接続構成例を示す図である。
図１において、電力変換装置１０は、全波倍電圧整流回路１１とスイッチング電源回路１２とを備えて構成されている。
【００１６】
《全波倍電圧整流回路１１》
全波倍電圧整流回路１１は、４個のダイオード１１１，１１２，１１３，１１４からなるダイオードブリッジ１４と、コンデンサ１１５，１１６の直列回路からなる平滑回路を備えている。
【００１７】
ダイオード１１２のカソードとダイオード１１１のアノードは接続されている。
ダイオード１１４のカソードとダイオード１１３のアノードは接続されている。
ダイオード１１２のアノードとダイオード１１４のアノードは接続されている。
ダイオード１１１のカソードとダイオード１１３のカソードは接続されている。
ダイオード１１２のカソードとダイオード１１１のアノードとの接続点は、交流電圧入力の第１の交流電圧入力端子１０１に接続されている。
ダイオード１１４のカソードとダイオード１１３のアノードとの接続点は、交流電圧入力の第２の交流電圧入力端子１０２に接続されている。
ダイオード１１２のアノードとダイオード１１４のアノードとの接続点は、直流負電位端子１５２に接続されている。
ダイオード１１１のカソードとダイオード１１３のカソードとの接続点は、直流正電位端子１５１に接続されている。
【００１８】
コンデンサ１１５とコンデンサ１１６は、直列に接続され、コンデンサ１１５の第１端子は、直流正電位端子１５１（直流電圧の正側の端子）に接続されている。また、コンデンサ１１６の第１端子は直流負電位端子１５２（基準電位）に接続されている。
コンデンサ１１５の第２端子とコンデンサ１１６の第２端子との接続点１５４は、ダイオード１１４のカソードとダイオード１１３のアノードとの接続点１５３に接続されている。なお、前記したように、接続点１５３は、第２の交流電圧入力端子１０２に接続されている。
【００１９】
交流電源２００から交流電圧入力の第１の交流電圧入力端子１０１と第２の交流電圧入力端子１０２とを介してダイオードブリッジ１４に入力した交流電圧は、第１の交流電圧入力端子１０１が正電位、第２の交流電圧入力端子１０２が負電位の区間において、ダイオード１１１とコンデンサ１１５との作用によって、整流・平滑化された直流電圧がコンデンサ１１５に蓄積される。
また、入力した交流電圧が、第１の交流電圧入力端子１０１で負電位、第２の交流電圧入力端子１０２で正電位の区間において、ダイオード１１２とコンデンサ１１６との作用によって、整流・平滑化された直流電圧がコンデンサ１１６に蓄積される。
【００２０】
例えば、交流電源２００が交流電圧の実効値で１００Ｖの場合、コンデンサ１１５の両端には、波高値として実効値の√２倍の略１４０Ｖの直流電圧が蓄積される。
同様に、コンデンサ１１６の両端には、波高値として実効値の√２倍の略１４０Ｖの直流電圧が蓄積される。
したがって、直列に接続されたコンデンサ１１５とコンデンサ１１６の両端に相当する直流正電位端子１５１と直流負電位端子１５２との間には、交流電源２００から入力する交流電圧の実効値１００Ｖの２√２倍の略２８０Ｖの直流電圧が生成される。
なお、√２とは、ルート２、あるいは２（１／２）を意味するものであり、表記上の都合により、このように記載している。
【００２１】
《スイッチング電源回路１２》
スイッチング電源回路１２は、スイッチング素子（不図示）とトランス（不図示）と整流回路（不図示）と平滑回路（不図示）を備え、入力した直流電圧（電力）をスイッチング素子でスイッチング（オン・オフを繰り返す）することによって、高周波の交流を発生し、トランスで変圧して、発生した交流電圧を整流、平滑し、入力電圧（直流電圧）とは異なった出力電圧（直流電圧）を供給するものである。
スイッチング電源回路の基本的な構成と動作原理は、一般的によく知られているので、詳細な説明は省略する。
図１において、スイッチング電源回路１２は、コンデンサ１１５とコンデンサ１１６とが接続されている接続点１５４と、直流負電位端子１５２との間の直流電圧（電力）を電力入力端子１５６から入力している。
そして、スイッチング電源回路１２で低電圧化した直流電圧を、第２の直流電圧出力端子１０５と直流負電位端子１５２（基準電位）との間に生成する。直流負電位端子１５２（基準電位）は、基準電圧出力端子１０４に接続しているので、スイッチング電源回路１２は低電圧化した直流電圧を、第２の直流電圧出力端子１０５と基準電圧出力端子１０４との間から出力する。
【００２２】
《電力変換装置１０》
電力変換装置１０は、前記したように、全波倍電圧整流回路１１とスイッチング電源回路１２を備えている。
電力変換装置１０は、第１の交流電圧入力端子１０１と第２の交流電圧入力端子１０２とによって、交流電源２００から交流電圧（電力）を入力する。
全波倍電圧整流回路１１によって、交流電圧（電力）を整流、平滑化して、倍電圧の直流電圧を生成し、第１の直流電圧出力端子１０３と基準電圧出力端子１０４から直流電圧（Ｖ１）を出力する。
なお、第１の直流電圧出力端子１０３は、直流正電位端子１５１と同電位であり、基準電圧出力端子１０４は、前記したように、直流負電位端子１５２と同電位である。
【００２３】
また、電力変換装置１０は、前記したように、スイッチング電源回路１２で低電圧化した直流電圧（Ｖ２）を第２の直流電圧出力端子１０５から出力する。
すなわち、交流電源２００から入力する交流電圧を実効値で１００Ｖの場合、基準電圧出力端子１０４を０Ｖとして、第１の直流電圧出力端子１０３からは略２８０Ｖの直流電圧が出力する。
また、第２の直流電圧出力端子１０５からは、１４０Ｖ以下の所定の電圧に変換した直流電圧が出力する。
【００２４】
《電力変換装置１０と負荷との関係について》
電力変換装置１０の第１の直流電圧出力端子１０３と基準電圧出力端子１０４との間に出力された直流電圧（電力）Ｖ１は、第１のインバータ回路３０１と第２のインバータ回路３０２に供給されている。
電力変換装置１０の第２の直流電圧出力端子１０５と基準電圧出力端子１０４との間に出力された直流電圧（電力）Ｖ２は、図示していない負荷に供給されている。
例えば、第１のインバータ回路３０１は、空調機（不図示）の圧縮機（不図示）の駆動用電源として直流電圧（電力）Ｖ１を三相交流電圧（電力）に変換する。
また、第２のインバータ回路３０２は、例えば、空調機（不図示）の室外ファンモータ（不図示）の駆動用電源として、直流電圧（電力）Ｖ１を三相交流電圧（電力）に変換する。
また、第２の直流電圧出力端子１０５と基準電圧出力端子１０４との間に出力された直流電圧（電力）Ｖ２が供給される負荷としては、例えば、前記インバータ回路（３０１，３０２）を制御するドライブ回路（不図示）、冷媒の流量を制御する電動膨張弁等のアクチュエータ（不図示）、サーミスタ等のセンサを駆動するための制御用電源（不図示）がある。
【００２５】
空調機（不図示）の圧縮機（不図示）は、重負荷時において、圧縮機の回転速度をあげる必要があるので、大きな電力が必要である。そのため、圧縮機に電力を供給する第１のインバータ回路３０１は、入力に高い電圧が必要である。
そのため、本発明の第１実施形態に係る電力変換装置１０からは、全波倍電圧整流回路１１の高い直流電圧（Ｖ１）を第１の直流電圧出力端子１０３から第１のインバータ回路３０１に供給している。
また、前記したインバータ回路（３０１，３０２）を制御するドライブ回路（不図示）、冷媒の流量を制御する電動膨張弁等のアクチュエータ（不図示）、サーミスタ等のセンサを駆動するための制御用電源（不図示）には、スイッチング電源回路１２の低い電圧の直流電圧（Ｖ２）を第２の直流電圧出力端子１０５から供給している。
【００２６】
第２の直流電圧出力端子１０５の電源となるスイッチング電源回路１２は、前記したように、第１の直流電圧出力端子１０３と同電位の直流正電位端子１５１の半分の直流電圧であるコンデンサ１１５とコンデンサ１１６とが接続されている接続点１５４の直流電圧を入力している。
この接続点１５４の直流電圧は、第１の直流電圧出力端子１０３の直流電圧に比較して、略１／２の低い直流電圧である。
そのため、スイッチング電源回路１２は、第１の直流電圧出力端子１０３の直流電圧を用いる場合に比較して、低電圧で動作することになる。
スイッチング電源回路１２が低電圧で動作することによって、スイッチング損失を低減できる。また、低ノイズとなる。
また、スイッチング電源回路１２の電源電圧が低電圧になることによって、低耐圧の素子を用いることができるので、スイッチング電源回路１２の低コスト化が可能となる。
また、スイッチングにあたって高電圧を抑制するスナバ回路を削除、または低コスト化を図ることができる。
【００２７】
＜第１実施形態の効果＞
以上より、本発明の第１実施形態の電力変換装置１０は、スイッチング電源回路１２の入力電圧をコンデンサ１１５とコンデンサ１１６とが接続されている接続点１５４の直流電圧としており、インバータ回路（３０１，３０２）が入力する第１の直流電圧出力端子１０３の直流電圧とは別の低い電圧にしている。そのため、空調機が重負荷時においても、空調機に充分な電力を供給しつつ、併せて、スイッチング電源回路１２を低電圧による低消費電力、低ノイズで動作させることができる。
すなわち、低消費電力、低ノイズ、低コストの電力変換装置１０を提供できる。
【００２８】
≪第２実施形態≫
図２は、本発明の第２実施形態に係る電力変換装置の回路構成例と、関連する機器・回路との接続構成例を示す図である。
図２の構成が図１の構成と異なるのは、電力変換装置１０Ｂの直流電圧出力端子において、スイッチング電源回路１２Ｂの出力する端子が直流電圧出力端子１０５Ａ、１０５Ｂ，１０５Ｃと増えたこと、およびコンデンサ１１５とコンデンサ１１６とが接続されている接続点１５４の直流電圧が直流電圧出力端子１０６として備えられたことである。
その他の構成や機能や動作は、図１における説明と事実上、同じであるので、重複する説明は省略する。
【００２９】
スイッチング電源回路１２Ｂの出力は、一つの直流電圧に限定されない。複数の直流電圧に変換して、それぞれの直流電圧を出力することができる。
図２の直流電圧出力端子１０５Ａ、１０５Ｂ，１０５Ｃにおいて、負荷（不図示）の用途に応じた直流電圧を出力する。
また、前記したように、コンデンサ１１５とコンデンサ１１６とが接続されている接続点１５４の直流電圧が直流電圧出力端子１０６から出力される。負荷が第１の直流電圧出力端子１０３の半分の電圧が適している場合には、直流電圧出力端子１０６の出力する直流電圧を用いることができる。
なお、直流電圧出力端子１０５Ａ、１０５Ｂ，１０５Ｃ、１０６の負荷は、例えば、前記したインバータ回路（３０１，３０２）を制御するドライブ回路（不図示）、冷媒の流量を制御する電動膨張弁等のアクチュエータ（不図示）、サーミスタ等のセンサを駆動するための制御用電源（不図示）などである。
【００３０】
＜第２実施形態の効果＞
以上より、本発明の第２実施形態の電力変換装置１０Ｂは、第１の直流電圧出力端子１０３の直流電圧の半分以下の中間電位を複数、出力できるので、第１実施形態の電力変換装置１０Ｂの効果に加え、負荷の用途に適した直流電圧を供給できるという効果がある。
【００３１】
≪第３実施形態≫
図３は、本発明の第３実施形態に係る電力変換装置の回路構成例と、関連する機器・回路との接続構成例を示す図である。
図３の構成が図１の構成と異なるのは、コンデンサ１１５の両端に放電回路１３を備えたことである。
その他の構成や機能や動作は、図１における説明と事実上、同じであるので、重複する説明は省略する。
【００３２】
前述した図１に示す第１実施形態に係る電力変換装置１０において、動作時は、前記したとおりの機能、効果を有する。
ただし、図１において、コンデンサ１１５とコンデンサ１１６との関係では、コンデンサ１１６の両端にはスイッチング電源回路１２が接続されているのに対し、コンデンサ１１５の両端には逆方向に接続されたダイオード１１３以外に接続された回路、素子がない。
そのため、電力変換装置１０を搭載する空気調和機（不図示）の停止時には、下側のコンデンサ１１６のチャージが早く抜けてしまうのに対し、上側のコンデンサ１１５のチャージだけが残り、逆バイアスが掛ることが懸念される。
上側のコンデンサ１１５のチャージは、停止時において、ほぼ消費されることがないため、特にメンテナンス時やサービス時は感電に注意が必要である。
【００３３】
したがって、図３の第３実施形態に係る電力変換装置１０Ｃにおいては、前記したように放電回路１３を備え、この放電回路１３によって、コンデンサ１１５の前記したチャージを放電する。
放電回路は、例えば、放電用スイッチ（不図示）と放電用抵抗（不図示）とを備えて構成される。
放電用スイッチを閉じて（オンして）と放電用抵抗にチャージを通すことによって、チャージを放電して除去する。
放電用スイッチ（開閉器）は、電気的に開閉してもよいし、手動で開閉してもよい。
手動の放電用スイッチ（開閉器）を用いる場合には、絶縁または高耐圧のドライブ回路が不要となるので、コストの低減と、回路の簡素化を図ることも可能となる。
【００３４】
＜第３実施形態の効果＞
以上より、本発明の第３実施形態の電力変換装置１０Ｃは、コンデンサ１１５の両端に放電回路１３を備えることにより、電力変換装置１０を搭載する空気調和機（不図示）の停止時におけるコンデンサ１１５に蓄積されたチャージを除去することができる。
そして、空気調和機のメンテナンス時やサービス時における感電を防止できるという効果がある。
【００３５】
≪第４実施形態≫
図４は、本発明の第４実施形態に係る電力変換装置の回路構成例と、関連する機器・回路との接続構成例を示す図である。
図４の構成が図１の構成と異なるのは、電力変換装置１０Ｄの全波倍電圧整流回路１１Ｄにおいて、コンデンサ１１７（第３コンデンサ）とコンデンサ１１８（第４コンデンサ）を備えたことである。
コンデンサ１１７とコンデンサ１１８は、直列に接続され、コンデンサ１１７の第１端子は、直流正電位端子１５１に接続されている。また、コンデンサ１１８の第１端子は、直流負電位端子１５２（基準電位）に接続されている。
コンデンサ１１７の第２端子とコンデンサ１１８の第２端子との接続点１５８は、ダイオード１１２のカソードとダイオード１１１アノードとの接続点１５７に接続されている。
なお、コンデンサ１１７（第３コンデンサ）とコンデンサ１１８（第４コンデンサ）とを直列接続した回路を適宜、第２コンデンサ平滑回路と表記する。また、コンデンサ１１５（第１コンデンサ）とコンデンサ１１６（第２コンデンサ）とを直列接続した回路を適宜、第１コンデンサ平滑回路と表記する。
【００３６】
交流電源２００から交流電圧入力の第１の交流電圧入力端子１０１と第２の交流電圧入力端子１０２とを介して、それぞれ接続点１５７と接続点１５３からダイオードブリッジ１４に交流電圧が入力する。
入力した交流電圧は、前記したように、第１の交流電圧入力端子１０１が正電位、第２の交流電圧入力端子１０２が負電位の区間において、ダイオード１１１とコンデンサ１１５（第１コンデンサ）との作用によって、整流・平滑化された直流電圧がコンデンサ１１５に蓄積される。また、併せて、ダイオード１１４とコンデンサ１１８（第４コンデンサ）との作用によって、整流・平滑化された直流電圧がコンデンサ１１８に蓄積される。
また、入力した交流電圧が、第１の交流電圧入力端子１０１で負電位、第２の交流電圧入力端子１０２で正電位の区間において、前記したように、ダイオード１１２とコンデンサ１１６（第２コンデンサ）との作用によって、整流・平滑化された直流電圧がコンデンサ１１６に蓄積される。また、併せて、ダイオード１１３とコンデンサ１１７（第３コンデンサ）との作用によって、整流・平滑化された直流電圧がコンデンサ１１７に蓄積される。
【００３７】
例えば、交流電源２００が交流電圧の実効値で１００Ｖの場合、前記したように、コンデンサ１１５の両端には、波高値として実効値の√２倍の略１４０Ｖの直流電圧が蓄積される。また、併せて、コンデンサ１１８の両端には、波高値として実効値の√２倍の略１４０Ｖの直流電圧が蓄積される。
同様に、前記したように、コンデンサ１１６の両端には、波高値として実効値の√２倍の略１４０Ｖの直流電圧が蓄積される。また、併せて、コンデンサ１１７の両端には、波高値として実効値の√２倍の略１４０Ｖの直流電圧が蓄積される。
【００３８】
したがって、前記したように、直列に接続されたコンデンサ１１５とコンデンサ１１６の両端に相当する直流正電位端子１５１と直流負電位端子１５２との間には、交流電源２００から入力する交流電圧の実効値１００Ｖの２√２倍の略２８０Ｖの直流電圧が生成される。また、併せて、直列に接続されたコンデンサ１１７とコンデンサ１１８の両端に相当する直流正電位端子１５１と直流負電位端子１５２との間には、交流電源２００から入力する交流電圧の実効値１００Ｖの２√２倍の略２８０Ｖの直流電圧が生成される。
すなわち、直流正電位端子１５１と直流負電位端子１５２（基準電位）との間には、コンデンサ１１５とコンデンサ１１６の直列回路による略２８０Ｖの直流電圧と、コンデンサ１１７とコンデンサ１１８の直列回路による略２８０Ｖの直流電圧とが併せて、供給される。
【００３９】
図１に示した第１実施形態おいては、ダイオード１１１とコンデンサ１１５による整流回路と、ダイオード１１２とコンデンサ１１６による整流回路とによって、直流正電位端子１５１と直流負電位端子１５２との間に略２８０Ｖの直流電圧を生成していた。
それに対して、図４に示した第４実施形態おいては、さらに、ダイオード１１３とコンデンサ１１７とによる整流回路と、ダイオード１１４とコンデンサ１１８とによる整流回路とによっても、直流正電位端子１５１と直流負電位端子１５２との間に略２８０Ｖの直流電圧を生成している。
すなわち、ダイオードブリッジ１４を構成するダイオード１１１〜１１４のすべてを活用して全波倍電圧整流回路を構成しているので、全波倍電圧整流回路の倍電圧の直流電圧（電力）の供給原としての出力インピーダンスは低くなり、電源として望ましい特性が得られる。
また、ダイオード１１１〜１１４の間で負担が平均化されるので、ダイオードの寿命が永くなる。
【００４０】
なお、図４におけるコンデンサ１１５とコンデンサ１１６とが接続されている接続点１５４の直流電圧は、図１におけるコンデンサ１１５とコンデンサ１１６とが接続されている接続点１５４の直流電圧と同じである。図４においても、スイッチング電源回路１２は、全波倍電圧整流回路の倍電圧の直流電圧（略２８０Ｖ）の半分の直流電圧（略１４０Ｖ）を用いているので、スイッチング電源回路１２は低消費電力、低ノイズで動作する。
その他の構成は、図１と同じであるので、重複する説明は省略する。
【００４１】
＜第４実施形態の効果＞
以上より、本発明の第４実施形態の電力変換装置１０Ｄは、さらに、ダイオードブリッジ１４に接続されたコンデンサ１１７とコンデンサ１１８を備えているので、全波倍電圧整流回路の倍電圧の直流電圧（電力）の供給原としての出力インピーダンスは低くなる効果がある。
また、ダイオード１１１〜１１４の間で負担が平均化されるので、ダイオードの寿命が永くなる効果がある。
【００４２】
≪第５実施形態≫
図５は、本発明の第５実施形態に係る電力変換装置の回路構成例と、関連する機器・回路との接続構成例を示す図である。
図５の構成が図１の構成と異なるのは、電力変換装置１０Ｅにおいて、スイッチ（Ｓ１）１４１と、スイッチ（Ｓ２）１４２と、スイッチ（Ｔ）１４３、およびこれらのスイッチ（開閉器）の開閉を制御する制御回路１６を備えたことである。
スイッチ（Ｓ１）１４１は、ダイオード１１３とダイオード１１４との接続点１５３と、コンデンサ１１５とコンデンサ１１６との接続点１５４との間に設けられている。
スイッチ（Ｓ２）１４２は、コンデンサ１１５とコンデンサ１１６との接続点１５４とスイッチング電源回路１２の電力入力端子１５６との間に設けられている。
スイッチ（Ｔ）１４３は、直流正電位端子１５１とスイッチング電源回路１２の電力入力端子１５６との間に設けられている。
その他の構成は、図１と同じであるので、重複する説明は省略する。
【００４３】
スイッチ（Ｓ１）１４１がオン（ＯＮ）していると、図５における全波倍電圧整流回路兼全波整流回路１１Ｅは、図１に示した全波倍電圧整流回路１１と等価の回路となる。
すなわち、前記したように、交流電源２００が交流電圧の実効値で１００Ｖの場合、コンデンサ１１５とコンデンサ１１６のそれぞれの両端には、波高値として実効値の√２倍の略１４０Ｖの直流電圧が蓄積される。そのため、直列に接続されたコンデンサ１１５とコンデンサ１１６の両端に相当する直流正電位端子１５１と直流負電位端子１５２との間には、交流電源２００から入力する交流電圧の実効値１００Ｖの２√２倍の略２８０Ｖの直流電圧が生成される。
【００４４】
また、スイッチ（Ｓ１）１４１がオフ（ＯＦＦ）していると、図５における全波倍電圧整流回路兼全波整流回路１１Ｅは、全波整流回路となる。
すなわち、交流電源２００から交流電圧入力の第１の交流電圧入力端子１０１と第２の交流電圧入力端子１０２とを介してダイオードブリッジ１４に入力した交流電圧は、第１の交流電圧入力端子１０１が正電位、第２の交流電圧入力端子が負電位の区間において、ダイオード１１１とコンデンサ１１５とコンデンサ１１６とダイオード１１４との作用によって、整流・平滑化された直流電圧がコンデンサ１１５とコンデンサ１１６の直列回路に蓄積される。つまり交流電源２００が交流電圧の実効値で１００Ｖの場合、コンデンサ１１５とコンデンサ１１６の直列回路の両端には、波高値として実効値の√２倍の略１４０Ｖの直流電圧が蓄積される。
【００４５】
また、入力した交流電圧が、第１の交流電圧入力端子１０１で負電位、第２の交流電圧入力端子で正電位の区間において、ダイオード１１３とコンデンサ１１５とコンデンサ１１６とダイオード１１２との作用によって、整流・平滑化された直流電圧がコンデンサ１１５とコンデンサ１１６の直列回路に蓄積される。
つまり交流電源２００が交流電圧の実効値で１００Ｖの場合、コンデンサ１１５とコンデンサ１１６の直列回路の両端には、波高値として実効値の√２倍の略１４０Ｖの直流電圧が蓄積される。
【００４６】
したがって、スイッチ（Ｓ１）１４１がオフ（ＯＦＦ）していると、図５における全波倍電圧整流回路兼全波整流回路１１Ｅは、全波整流回路となる。
すなわち、コンデンサ１１５とコンデンサ１１６の両端に相当する直流正電位端子１５１と直流負電位端子１５２との間には、交流電源２００から入力する交流電圧の実効値１００Ｖの√２倍の波高値として略１４０Ｖの直流電圧が生成される。
【００４７】
空調機が重負荷の場合には、圧縮機に三相交流電圧（電力）を供給する第１のインバータ回路３０１と、室外ファンモータに三相交流電圧（電力）を供給する第２のインバータ回路３０２には、高い直流電圧を供給する必要がある。
そのため、スイッチ（Ｓ１）１４１をオン（ＯＮ）にして、全波倍電圧整流回路兼全波整流回路１１Ｅを全波倍電圧整流回路としての動作をさせ、直流正電位端子１５１と直流負電位端子１５２との間に交流電圧の実効値１００Ｖの２√２倍の略２８０Ｖの直流電圧を発生させる。
このとき、併せて、スイッチ（Ｓ２）１４２をオン（ＯＮ）、スイッチ（Ｔ）１４３をオフ（ＯＦＦ）させると、コンデンサ１１５とコンデンサ１１６との接続点の直流電圧である１４０Ｖがスイッチング電源回路１２の入力に供給される。
すなわち、第１のインバータ回路３０１と第２のインバータ回路３０２に高い直流電圧（略２８０Ｖ）を供給しながら、スイッチング電源回路１２には低い直流電圧（略１４０Ｖ）を供給する。
【００４８】
また、空調機が低負荷の場合には、圧縮機に三相交流電圧（電力）を供給する第１のインバータ回路と、室外ファンモータに三相交流電圧（電力）を供給する第２のインバータ回路には、低い直流電圧を供給する方が低消費電力となる。
この場合には、スイッチ（Ｓ１）１４１をオフ（ＯＦＦ）にして、全波倍電圧整流回路兼全波整流回路１１Ｅを全波整流回路としての動作をさせ、直流正電位端子１５１と直流負電位端子１５２との間に交流電圧の実効値１００Ｖの√２倍の略１４０Ｖの直流電圧を発生させる。
このとき、併せて、スイッチ（Ｓ２）１４２をオフ（ＯＦＦ）、スイッチ（Ｔ）１４３をオン（ＯＮ）させると、直流正電位端子１５１の直流電圧である１４０Ｖがスイッチング電源回路１２の入力に供給される。
【００４９】
すなわち、空調機の負荷が重負荷や軽負荷のそれぞれ場合において、電力変換装置１０Ｅの第１の直流電圧出力端子１０３から高い直流電圧（略２８０Ｖ）や低い直流電圧（略１４０Ｖ）に負荷に対応して変化させて出力する場合にも、スイッチング電源回路１２には、常に低い直流電圧（略１４０Ｖ）が供給されている。
【００５０】
＜第５実施形態の効果＞
以上より、本発明の第５実施形態の電力変換装置１０Ｅは、空調機の負荷が重負荷や軽負荷のそれぞれ場合に対応して、高い直流電圧や低い直流電圧を第１の直流電圧出力端子１０３から出力するとともに、スイッチング電源回路１２には、常に低い直流電圧が供給される。
そのため、空調機の負荷の広い範囲において、適した出力電圧を供給するとともに、スイッチング電源回路１２が常に低消費電力、低ノイズで動作するという効果がある。
【００５１】
≪第６実施形態：空気調和機≫
本発明の第６実施形態に係る空気調和機は、第１〜第５実施形態で説明した電力変換装置を搭載したものである。
前記したように、第１〜第５実施形態で説明した電力変換装置を空気調和機に搭載することによって、空気調和機として低消費電力と低ノイズの特性となる。
【００５２】
＜第６実施形態の効果＞
第１〜第５実施形態で説明した電力変換装置を空気調和機に搭載することによって、空気調和機が低消費電力と低ノイズとなる効果がある。
【００５３】
≪その他の実施形態、変形例≫
以上、本発明は、前記した実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
以下に、その他の実施形態や変形例について、さらに説明する。
【００５４】
《ダイオードブリッジ》
図１で示した第１実施形態において、ダイオードブリッジ１４として、４個のダイオードによる構成を示したが、ダイオードブリッジを構成するダイオードの個数は、４個に限定されない。
図１で説明したダイオードブリッジ１４に、さらにダイオードを付加して、図１に示したダイオードブリッジ１４と等価の回路を構成してもよい。
【００５５】
《４個の平滑コンデンサを用いる他の実施例》
図４で示した第４実施形態において、コンデンサ１１５とコンデンサ１１６のみならず、コンデンサ１１７とコンデンサ１１８を併せて備え、倍電圧を２系統で生成する方法を説明した。しかし、この方法は図４に示した全波倍電圧整流回路１１Ｄにだけ限定される訳ではない。
例えば、図５において、図４と同様に、コンデンサ１１７とコンデンサ１１８とを備え、さらに接続点１５８（図４）と接続点１５７（図４）との間にスイッチを備え、図５におけるスイッチ（Ｓ１）１４１と同じタイミングで開閉させる。このようにすると、図５で示した全波倍電圧整流回路兼全波整流回路１１Ｅに比較して、低インピーダンスで直流電圧を生成、供給する全波倍電圧整流回路兼全波整流回路を有する電力変換装置が提供できる。
【００５６】
《交流電圧》
図１で示した第１実施形態において、電力変換装置１０の入力に用いる交流電源２００の交流電圧を実効値１００Ｖの場合で説明したが、１００Ｖに限定される訳ではない。例えば２００Ｖを用いてもよい。その場合においても、電力変換装置１０の基本的な構成と動作に変わりはない。
【００５７】
《負荷》
図１で示した第１実施形態において、第１の直流電圧出力端子１０３に接続された負荷は、第１のインバータ回路３０１と第２のインバータ回路３０２の例を示したが、インバータ回路に限定される訳ではない。
一般的な負荷を第１の直流電圧出力端子１０３に接続してもよい。
【００５８】
《電力変換装置１０を搭載する機器》
第６実施形態においては、図１で示した第１実施形態の電力変換装置１０を搭載する機器として、空気調和機として説明したが、空気調和機に限定されない。
周波数と電圧が可変の三相交流電源と併せて電圧が可変の直流電源を供給する電力変換装置が必要とされる用途に、広く用いることが可能であり、低消費電力、低ノイズの効果および特性を、搭載した機器も有することになる。
【符号の説明】
【００５９】
１０，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ    電力変換装置
１１，１１Ｄ    全波倍電圧整流回路
１１Ｅ    全波倍電圧整流回路兼全波整流回路
１２    スイッチング電源回路
１３    放電回路
１４    ダイオードブリッジ（整流回路）
１６    制御回路
１０１，１０２    交流電圧入力端子
１０３，１０５，１０５Ａ，１０５Ｂ，１０５Ｃ，１０６    直流電圧出力端子
１０４    基準電圧出力端子
１４１，１４２，１４３    スイッチ（開閉器）
１５１    直流正電位端子
１５２    直流負電位端子（基準電位）
１１１，１１２，１１３，１１４    ダイオード
１１５，１１６，１１７，１１８    コンデンサ
２００    交流電源
３０１，３０２    インバータ回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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