(57)【要約】【課題】双方向開閉装置を別の回路で構成すること、及び、双方向開閉装置をモジュール化し、回路の簡素化、装置の小型化を図ることで、上記蓄積エネルギーの回路内部での発生を抑制することである。【解決手段】双方向開閉装置ＳＷ−ａは、入出力端子Ａと入出力端子Ｂの間を双方向開閉手段Ｍａを介して接続し、双方向開閉手段Ｍａに電流流出方向の片方向導通素子Ｄ５を介して高電位側端子Ｐを設けるとともに、双方向開閉手段Ｍａに電流流入方向の片方向導通素子Ｄ６を介して低電位側端子Ｎを設け、双方向開閉手段Ｍａが開路した際にこれまで流れていた電流が高電位側端子Ｐと低電位側端子Ｎにおいて流れ続けるように構成されている。双方向開閉手段Ｍａは、片方向開閉素子Ｄ１〜Ｄ４と片方向導通素子Ｔｒ１とを組み合せて構成されている。【選択図】      図１
2004328050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力端子と出力端子の間を双方向開閉手段を介して接続し、前記双方向開閉手段に電流流出方向の片方向導通素子を介して高電位側端子を設けるとともに、前記双方向開閉手段に電流流入方向の片方向導通素子を介して低電位側端子を設け、前記双方向開閉手段が開路した際にこれまで流れていた電流が前記高電位側端子と前記低電位側端子において流れ続けるように構成したことを特徴とする双方向開閉装置。
【請求項２】
双方向開閉手段が、片方向開閉素子と片方向導通素子とを組み合せて構成されていることを特徴とする請求項１記載の双方向開閉装置。
【請求項３】
片方向開閉素子と片方向導通素子との組み合せが、逆導通機能を備えた構成にされていることを特徴とする請求項２記載の双方向開閉装置。
【請求項４】
双方向開閉手段が複数の片方向開閉素子を備えてなり、前記複数の片方向開閉素子が共通の駆動信号により作動する構成にされていることを特徴とする請求項３記載の双方向開閉装置。
【請求項５】
一つまたは複数の双方向開閉手段を一つのパッケージに納めたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の双方向開閉装置。
【請求項６】
交流電源と交流負荷の間をつなぎエネルギー蓄積手段を有する回路を制御する装置であって、前記回路の交流各相に入力端子及び出力端子がつながれた請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の双方向開閉装置を備えてなり、各双方向開閉装置の各高電位側端子を前記エネルギー蓄積手段の高電位側に接続し、前記各双方向開閉装置の各低電位側端子を前記エネルギー蓄積手段の低電位側に接続し、前記交流負荷として直流リアクトル付きの整流回路を含み、前記各双方向開閉装置の全てを開にまたは複数の双方向開閉装置を閉とするように開閉制御することを特徴とする制御装置。
【請求項７】
圧縮機制御用インバータを備えた空気調和装置であって、交流負荷として前記圧縮機制御用インバータを含み、請求項６記載の制御装置を前記圧縮機制御用インバータの入力側に設けたことを特徴とする空気調和装置。
【請求項８】
交流電源と交流負荷の間をつなぎエネルギー蓄積手段を有する回路を制御する装置であって、前記回路に入力端子及び出力端子がつながれた請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の双方向開閉装置を備えてなり、各双方向開閉装置の各高電位側端子を前記エネルギー蓄積手段の高電位側に接続し、前記各双方向開閉装置の各低電位側端子を前記エネルギー蓄積手段の低電位側に接続し、前記各双方向開閉装置を同時に開閉制御することを特徴とする制御装置。
【請求項９】
交流負荷が電動機であり、前記電動機と交流電源の間に双方向開閉装置が介設され、前記電動機の起動時に前記双方向開閉装置の開閉比を全開から全閉まで徐々に変化させるように制御することを特徴とする請求項８記載の制御装置。
【請求項１０】
送風用のファンモータと圧縮機制御用インバータを備えた空気調和装置であって、交流負荷が前記ファンモータであり、前記ファンモータを制御する請求項８または請求項９に記載の制御装置が前記ファンモータと交流電源の間に介設され、前記制御装置のエネルギー蓄積手段が前記圧縮機制御用インバータの平滑回路部と共用されることを特徴とする空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、パワーエレクトロニクス技術による双方向開閉装置に係り、特にその残留エネルギー処理及びその装置の制御装置または空気調和装置への応用に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の双方向開閉装置としては、例えば特許文献１に示す電源高調波抑制装置で応用されたものが知られている。この電源高調波抑制装置は、整流器により三相交流を直流に変換し、この直流を直流リアクトルを介して供給する装置であり、整流器の交流側の各相に挿入された双方向開閉装置が各相を所定パターンにより高速で開閉するようになっている。ところが、この電源高調波抑制装置では双方向開閉装置が閉から開になった時の電源側及び負荷側の配線部等における蓄積エネルギー（（１／２）・Ｌｉ２  ）を処理しなければならないという課題があった。
【０００３】
そこで、前記のような課題を解決するために、例えば特許文献２に示すような回路が提案されている。この回路は電圧可変回路であり、負荷と電源との間に設けられた双方向開閉手段と、双方向開閉手段を迂回する経路に設けられてエネルギーを蓄積するエネルギー蓄積手段と、エネルギー蓄積手段に対して一方向に電流を流すように設けられた整流手段と、エネルギー蓄積手段に蓄積されたエネルギーを放出するエネルギー放出手段とを備えている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２７５６８５号公報
【特許文献２】
特開２０００−２９３２４３号公報（第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来技術（特許文献１，２）を組み合わせることで、閉から開時の蓄積エネルギーを処理する双方向開閉手段による電圧調整及び電源高調波対策が可能であると考える。しかしながら、従来技術で使用されている双方向開閉手段は、構成が比較的複雑で大掛かりであり、モジュール化が困難であった。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、このような双方向開閉手段を別の回路で構成すること、及び、双方向開閉手段をモジュール化し、回路の簡素化、装置の小型化を図ることで、上記蓄積エネルギーの回路内部での発生を抑制することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明に係る双方向開閉装置は、入力端子と出力端子の間を双方向開閉手段を介して接続し、双方向開閉手段に電流流出方向の片方向導通素子を介して高電位側端子を設けるとともに、双方向開閉手段に電流流入方向の片方向導通素子を介して低電位側端子を設け、双方向開閉手段が開路した際にこれまで流れていた電流が高電位側端子と低電位側端子において流れ続けるように構成したものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
まず、実施の形態１〜４において各種の双方向開閉手段を備えた単体の双方向開閉装置の具体的な回路構成について説明し、次に実施の形態５以降でそれらの双方向開閉装置を適用した全体の回路について説明する。図１から図４に、入出力端子Ａと入出力端子Ｂの間を双方向開閉手段Ｍａ〜Ｍｄを介して接続して成る双方向開閉装置ＳＷ−ａ〜ＳＷ−ｄを示す。
【０００８】
実施の形態１．
図１に示した双方向開閉装置ＳＷ−ａは、入出力端子Ａと入出力端子Ｂの間を接続する双方向開閉手段Ｍａのカソード側に、電流流出方向の片方向導通素子（片方向導通素子として本例ではダイオードを例示した。以下同じ）Ｄ５を介して高電位側端子Ｐが接続されている。また、双方向開閉手段Ｍａのアノード側に、電流流入方向の片方向導通素子Ｄ６を介して低電位側端子Ｎが接続されている。
そして、双方向開閉手段Ｍａは、４つの片方向導通素子Ｄ１〜Ｄ４と、１つの片方向開閉素子（片方向開閉素子として本例ではＮＰＮ型トランジスタを例示した。以下同じ）Ｔｒ１とを組み合わせて構成されている。すなわち、片方向導通素子Ｄ１のアノードと片方向導通素子Ｄ４のカソードとを接続し、入出力端子Ａとする。片方向導通素子Ｄ１のカソード、片方向導通素子Ｄ２のカソード、片方向開閉素子Ｔｒ１のコレクタ、片方向導通素子Ｄ５のアノードを接続する。片方向導通素子Ｄ２のアノードと片方向導通素子Ｄ３のカソードを接続し、入出力端子Ｂとする。尚、入出力端子Ａと入出力端子Ｂは、入力端子または出力端子として作用する（図２〜図４においても同じ）。片方向導通素子Ｄ３のアノード、片方向導通素子Ｄ４のアノード、片方向開閉素子Ｔｒ１のエミッタ、片方向導通素子Ｄ６のカソードを接続する。そうして、片方向導通素子Ｄ５のカソードを高電位側端子Ｐ、片方向導通素子Ｄ６のアノードを低電位側端子Ｎとする。
【０００９】
前記した構成の双方向開閉装置ＳＷ−ａにおいて、片方向開閉素子Ｔｒ１がＯＮ（閉）状態の時は、電流方向により片方向導通素子Ｄ１と片方向導通素子Ｄ３が導通するか、または、片方向導通素子Ｄ２と片方向導通素子Ｄ４が導通する状態になる。そして、片方向開閉素子Ｔｒ１がＯＦＦ（開路）になった際には、それまで流れていた電流が片方向導通素子Ｄ５と片方向導通素子Ｄ６を導通し、高電位側端子Ｐと低電位側端子Ｎにおいて流れ続ける。従って、双方向開閉手段Ｍａが閉から開になった時の回路内部における蓄積エネルギーの上昇を抑制できる。また、片方向開閉素子（スイッチング素子）を１つで構成できるため、低コスト化が実現できる。
尚、上記では、片方向開閉素子をＮＰＮ型トランジスタで例示したが、本発明の片方向開閉素子としては、ＦＥＴ，ＩＧＢＴ等、他の素子の適用も可能である。下記する図２〜図４の装置においても同様である。
【００１０】
実施の形態２．
図２に示した双方向開閉装置ＳＷ−ｂも、入出力端子Ａと入出力端子Ｂの間を接続する双方向開閉手段Ｍｂのカソード側に、電流流出方向の片方向導通素子Ｄ５を介して高電位側端子Ｐが接続されている。また、双方向開閉手段Ｍａのアノード側に、電流流入方向の片方向導通素子Ｄ６を介して低電位側端子Ｎが接続されている。
そして、双方向開閉手段Ｍｂは、４つの片方向導通素子Ｄ１〜Ｄ４と、２つの片方向開閉素子Ｔｒ１，Ｔｒ２とを組み合わせて構成されている。すなわち、片方向導通素子Ｄ１のアノード、片方向導通素子Ｄ４のカソード、片方向開閉素子Ｔｒ１のエミッタ、片方向開閉素子Ｔｒ２のコレクタを接続し、入出力端子Ａとする。片方向導通素子Ｄ１のカソード、片方向導通素子Ｄ２のカソード、片方向導通素子Ｄ５のアノード、片方向開閉素子Ｔｒ１のコレクタを接続する。片方向導通素子Ｄ２のアノードと片方向導通素子Ｄ３のカソードを接続し、入出力端子Ｂとする。片方向導通素子Ｄ３のアノード、片方向導通素子Ｄ４のアノード、片方向導通素子Ｄ６のカソード、片方向開閉素子Ｔｒ２のエミッタを接続する。片方向導通素子Ｄ５のカソードを高電位側端子Ｐ、片方向導通素子Ｄ６のアノードを低電位側端子Ｎとする。片方向開閉素子Ｔｒ１と片方向開閉素子Ｔｒ２は、２つの独立した駆動電源を用いて同時にＯＮ，ＯＦＦされる。
【００１１】
前記した構成の双方向開閉装置ＳＷ−ｂにおいて、片方向開閉素子Ｔｒ１がＯＮ状態の時、入出力端子Ｂから流入した電流は片方向導通素子Ｄ２と片方向開閉素子Ｔｒ１を導通し、入出力端子Ａから流出する。片方向開閉素子Ｔｒ２がＯＮ状態の時、入出力端子Ａから流入した電流は片方向開閉素子Ｔｒ２と片方向導通素子Ｄ３を導通し、入出力端子Ｂから流出する。片方向開閉素子Ｔｒ１、片方向開閉素子Ｔｒ２がＯＦＦ状態になった時、それまで流れていた電流が片方向導通素子Ｄ１または片方向導通素子Ｄ２から片方向導通素子Ｄ５を導通し、高電位側端子Ｐから流出する。低電位側端子Ｎから流入した電流は片方向導通素子Ｄ６を導通し、片方向導通素子Ｄ４を介して入出力端子Ａに、または、片方向導通素子Ｄ３を介して入出力端子Ｂに流出する。この双方向開閉装置ＳＷ−ｂでは、片方向開閉素子ＴｒがＯＮ状態の時、導通素子数は２つとなるから、図１の回路よりも損失の点で有利になり、片方向開閉素子に逆導通ダイオードを組み合わせた既存のモジュールの構成を用いることで容易に実現できる。また、逆導通型のスイッチング素子を用いれば、片方向開閉素子Ｔｒ１と片方向導通素子Ｄ１、及び、片方向開閉素子Ｔｒ２と片方向導通素子Ｄ４を、それぞれ１つの素子で構成できることは言うまでもない。
【００１２】
実施の形態３．
図２に示した双方向開閉装置ＳＷ−ｃは、入出力端子Ａと入出力端子Ｂの間を接続する双方向開閉手段Ｍｃに、電流流出方向の片方向導通素子Ｄ１または片方向導通素子Ｄ２を介して高電位側端子Ｐが接続され、電流流入方向の片方向導通素子Ｄ５を介して低電位側端子Ｎが接続されている。
そして、双方向開閉手段Ｍｃは、２つの片方向導通素子Ｄ３，Ｄ４と、２つの片方向開閉素子Ｔｒ１，Ｔｒ２とを組み合わせて構成されている。すなわち、片方向導通素子Ｄ１のアノード、片方向導通素子Ｄ４のカソード、片方向開閉素子Ｔｒ１のコレクタを接続し、入出力端子Ａとする。片方向導通素子Ｄ１のカソードと片方向導通素子Ｄ２のカソードを接続し、高電位側端子Ｐとする。片方向導通素子Ｄ２のアノード、片方向導通素子Ｄ３のカソード、片方向開閉素子Ｔｒ２のコレクタを接続し、入出力端子Ｂとする。片方向導通素子Ｄ３のアノード、片方向導通素子Ｄ４のアノード、片方向導通素子Ｄ５のカソード、片方向開閉素子Ｔｒ１のエミッタ、片方向開閉素子Ｔｒ２のエミッタを接続する。片方向導通素子Ｄ５のアノードを低電位側端子Ｎとする。片方向開閉素子Ｔｒ１と片方向開閉素子Ｔｒ２は、共通の駆動電源（信号）により同時にＯＮ，ＯＦＦ作動する。
【００１３】
前記した構成の双方向開閉装置ＳＷ−ｃにおいて、片方向開閉素子Ｔｒ１がＯＮ状態の時、入出力端子Ａから流入した電流は片方向開閉素子Ｔｒ１と片方向導通素子Ｄ３を導通し、入出力端子Ｂから流出する。片方向開閉素子Ｔｒ２がＯＮ状態の時、入出力端子Ｂから流入した電流は片方向開閉素子Ｔｒ２と片方向導通素子Ｄ３を導通し、入出力端子Ａから流出する。片方向開閉素子Ｔｒ１および片方向開閉素子Ｔｒ２がＯＦＦ状態になった時、それまで流れていた電流は片方向導通素子Ｄ１または片方向導通素子Ｄ２を導通し、高電位側端子Ｐから流出する。低電位側端子Ｎから流入した電流は片方向導通素子Ｄ５を導通し、片方向導通素子Ｄ４を介して入出力端子Ａに、または、片方向導通素子Ｄ３を介して入出力端子Ｂに流出する。尚、片方向開閉素子Ｔｒ１と片方向導通素子Ｄ４の組み合わせ、及び、片方向開閉素子Ｔｒ２と片方向導通素子Ｄ３の組み合わせは、いずれも逆導通機能を備えている。従って、この双方向開閉装置ＳＷ−ｃでは、片方向開閉素子ＴｒがＯＮ状態の時、導通素子数は２つとなり、損失の点で有利になり、スイッチング素子に逆導通ダイオードを組み合わせた既存のモジュールの構成を用いることで容易に実現できる。更に、スイッチング素子駆動回路が同電位になることから１つにすることができる。また、図２の回路に比べてダイオードも１つ少なくてすむ。また、逆導通型のスイッチング素子を用いれば、片方向開閉素子Ｔｒ１と片方向導通素子Ｄ４、片方向開閉素子Ｔｒ２と片方向導通素子Ｄ３を、それぞれ１つの素子で構成できることは言うまでもない。
【００１４】
実施の形態４．
図４に示した双方向開閉装置ＳＷ−ｄは従来技術（特許文献２）に示された回路に近いものであり、入出力端子Ａと入出力端子Ｂの間を接続する双方向開閉手段Ｍｄに、電流流出方向の片方向導通素子Ｄ１または片方向導通素子Ｄ２を介して高電位側端子Ｐが接続され、電流流入方向の片方向導通素子Ｄ３または片方向導通素子Ｄ４を介して低電位側端子Ｎが接続されている。
双方向開閉手段Ｍｄは、２つの片方向導通素子Ｄ５，Ｄ６と、２つの片方向開閉素子Ｔｒ１，Ｔｒ２とを組み合わせて構成されている。すなわち、片方向導通素子Ｄ１のアノード、片方向導通素子Ｄ４のカソード、片方向導通素子Ｄ５のアノード、片方向導通素子Ｄ６のカソードを接続し、入出力端子Ａとする。片方向導通素子Ｄ１のカソードと片方向導通素子Ｄ２のカソードを接続し、高電位側端子Ｐとする。片方向導通素子Ｄ２のアノード、片方向導通素子Ｄ３のカソード、片方向開閉素子Ｔｒ１のエミッタ、片方向開閉素子Ｔｒ２のコレクタを接続し、入出力端子Ｂとする。片方向導通素子Ｄ３のアノードと片方向導通素子Ｄ４のアノードを接続し、低電位側端子Ｎとする。片方向開閉素子Ｔｒ１と片方向開閉素子Ｔｒ２は、２つの独立した駆動電源により同時にＯＮ，ＯＦＦ作動する。
【００１５】
前記した構成の双方向開閉装置ＳＷ−ｄにおいて、片方向開閉素子Ｔｒ１がＯＮ状態の時、入出力端子Ａから流入した電流は片方向導通素子Ｄ５と片方向開閉素子Ｔｒ１を導通し、入出力端子Ｂから流出する。片方向開閉素子Ｔｒ２がＯＮ状態の時、入出力端子Ｂから流入した電流は片方向開閉素子Ｔｒ２と片方向導通素子Ｄ６を導通し、入出力端子Ａから流出する。片方向開閉素子Ｔｒ１及び片方向開閉素子Ｔｒ２がＯＦＦ状態になった時、それまで流れていた電流は片方向導通素子Ｄ１または片方向導通素子Ｄ２を導通し、高電位側端子Ｐから流出する。低電位側端子Ｎから流入した電流は、片方向導通素子Ｄ４を介して入出力端子Ａに、または、片方向導通素子Ｄ３を介して入出力端子Ｂに流出する。この装置の場合、例えばＧＴＯのような逆耐圧を備えたスイッチング素子を用いると、片方向開閉素子Ｔｒ１と片方向導通素子Ｄ５、及び、片方向開閉素子Ｔｒ２と片方向導通素子Ｄ６が、それぞれ１つの素子となる。従って、片方向開閉素子ＴｒがＯＮ状態の時、導通素子数は１つとなるため、図１乃至図４に示した双方向開閉装置のうち損失の点で最も有利になる。
【００１６】
一方、図１のように双方向開閉手段Ｍａ及び片方向導通素子Ｄ５，Ｄ６を１つのパッケージＧ１に納めることで、部品間の配線インピーダンスを小さくでき、蓄積および、それにより発生するサージ電圧を抑制できる。また、パッケージ内部で端子同士の接続となるため、回路全体としての組立性が向上する。さらに、片方向開閉素子の駆動回路をパッケージ内部に設けることで、外部回路の簡素化が図れ、より組立性が向上する。複数組の双方向開閉装置を１つのパッケージに納める場合、各双方向開閉装置の高電位側端子Ｐ及び低電位側端子Ｎをパッケージ内部で接続しておけば、外部に一括して取り出せることは言うまでもない。かかる双方向開閉手段のパッケージ化は、図示はしていないが、図２〜図４に示した双方向開閉装置ＳＷ−ｂ〜ＳＷ−ｄにおいても同様に実施することができる。また、パッケージに収められる双方向開閉手段は複数組でもよい。
【００１７】
実施の形態５．
図５は従来技術（特許文献１）に示された回路に対応して上述の双方向開閉装置を適用した高調波抑制回路を示している。この高調波抑制回路は、３相交流電源Ｒ，Ｓ，Ｔと３相ダイオード型の整流回路（交流負荷）５３の間に配置され、回路内にエネルギー蓄積手段５１を有している。この回路において、３相交流電源Ｒ，Ｓ，Ｔの各組に双方向開閉装置ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３がそれぞれの入出力端子Ａ，Ｂで接続されている。これらの双方向開閉装置ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３としては、例えば図１〜図４に示した双方向開閉装置ＳＷ−ａ〜ＳＷ−ｄのいずれかが適用される。すなわち、各双方向開閉装置ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３の各高電位側端子Ｐ，Ｐ，Ｐをエネルギー蓄積手段５１の高電位側に接続し、各双方向開閉装置ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３の各低電位側端子Ｎ，Ｎ，Ｎをエネルギー蓄積手段５１の低電位側に接続する。整流回路５３の出力側には、直流リアクトル５４と平滑用コンデンサ５５を設ける。また、エネルギー蓄積手段５１の低電位側と平滑用コンデンサ５５の低電位側とを接続し、平滑用コンデンサ５５の高電位側からエネルギー蓄積手段５１の高電位側に向けてダイオード５６を挿入接続している。この回路では、制御装置５７が、各双方向開閉装置ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３の片方向開閉素子に駆動信号を送り、各双方向開閉装置ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３の全てを開に、または複数の双方向開閉装置ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３を閉とするように開閉制御する。
【００１８】
このように構成したことで、双方向開閉装置ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３の閉から開時に電源及び負荷の電源ラインに蓄積されたエネルギーは、双方向開閉装置ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３の高電位側端子Ｐまたは低電位側端子Ｎからエネルギー蓄積手段５１に流入して蓄積される。この場合、制御用電源をエネルギー蓄積手段５１から供給することで、エネルギー蓄積手段５１の蓄積エネルギーを消費し、昇圧を抑制しつつ、電源遮断後の制御電源供給時間の延長、及び平滑回路部の充電電荷の放電を行うことができる。尚、放電のために、エネルギー蓄積手段５１と並列に放電用抵抗５２を負荷させる場合もある。また、従来技術（特許文献１）に示されたと同様に、３相の双方向開閉装置のうち２組ずつをＯＮ動作させることで、負荷である整流回路５３に流れ込む電流Ｉｄを略正弦波状に制御することができる。加えて、双方向開閉装置の閉から開時のサージ電圧を抑制することができる。３相の双方向開閉装置を全て同時にＯＦＦにする期間を長くすることで、平滑用コンデンサ５５に充電される直流電圧Ｖｄｃを低下させることができる。図５において、双方向開閉装置ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３は１組ずつパッケージ化した形態で示してあるが、図中の一点鎖線で示すように、３組をまとめて１つのパッケージＧ２に収容したものを用いてもよい。
【００１９】
一方、図５に示した高調波抑制回路は交流負荷である圧縮機制御用インバータを有する空気調和装置に適用され、圧縮機制御用インバータの入力部に設けることができる。
かかる空気調和装置の場合、圧縮機は慣性力が小さく回生エネルギーは一般的に小さいため、回生回路が不要となる。圧縮機駆動のインバータ化の進展で空気調和装置の電源高調波が課題となることがあるが、これに本発明の双方向開閉装置は安価に対応することができる。また、直流部電圧制御を行うことで、いわゆるＰＷＭ制御に対してＰＡＭ制御を付加することができ、特に低速運転時において電動機にかかるストレスを低減でき、発生ノイズを低減することができる。
【００２０】
次に、従来技術（特許文献２）に対応して、例えば双方向開閉装置ＳＷ−ａからＳＷ−ｄのいずれかを用いた単相の電圧可変回路を図６に、３相の電圧可変回路を図７に示す。
【００２１】
実施の形態６．
図６に示した電圧可変回路では、交流負荷である単相電動機６５と交流電源６６の間の一相に双方向開閉装置ＳＷ４が介設されている。双方向開閉装置ＳＷ４の高電位側端子Ｐはエネルギー蓄積手段６１の高電位側に接続され、低電位側端子Ｎはエネルギー蓄積手段６１の低電位側に接続されている。また、双方向開閉装置ＳＷ４を挿入していない側の交流電源６６の相は、電流流出方向のダイオード６３を介してエネルギー蓄積手段６１の高電位側に接続され、電流流入方向のダイオード６４を介してエネルギー蓄積手段６１の低電位側に接続されている。この回路では、制御装置６７が双方向開閉装置ＳＷ４の片方向開閉素子に駆動信号を送って、双方向開閉装置ＳＷ４を開閉制御する。これにより、エネルギー蓄積手段６１に対して全波整流回路が構成されるため、エネルギー蓄積手段６１の電圧が安定化し、他機器への活用が容易となる。尚、本例では、交流負荷を単相電動機６５としているが、その他の負荷に利用できることは言うまでもない。また、放電のために、エネルギー蓄積手段６１と並列に放電用抵抗６２を負荷させる場合がある。
【００２２】
実施の形態７．
図７に示した電圧可変回路では、交流負荷である３相電動機７３と３相の交流電源７４の間の２相に双方向開閉装置ＳＷ５，ＳＷ６が介設されている。すなわち、交流３相のうちいずれかの２相に双方向開閉装置ＳＷ５，ＳＷ６を挿入し、各双方向開閉装置ＳＷ５，ＳＷ６の高電位側端子Ｐとエネルギー蓄積手段７１の高電位側を接続する。各双方向開閉装置ＳＷ５，ＳＷ６の低電位側端子Ｎとエネルギー蓄積手段７１の低電位側を接続する。この回路では、制御装置７５が双方向開閉装置ＳＷ５，ＳＷ６の片方向開閉素子に駆動信号を送って、双方向開閉装置ＳＷ５，ＳＷ６を開閉制御する。尚、本例では、交流負荷を３相電動機７３としているが、その他の負荷に利用できることは言うまでもない。また、放電のために、エネルギー蓄積手段７１と並列に放電用抵抗７２を負荷させる場合がある。
【００２３】
上記した図６の制御装置６７及び図７の制御装置７５により、等幅ＰＷＭ制御での各双方向開閉装置同様の開閉動作によるチョッパ制御で、サージの発生なく負荷に対して１次電圧を調整する。そのため、交流負荷が誘導電動機の場合は、速度制御が可能であり、高周波のＰＷＭ制御により磁気音を低減することができる。また、ＰＷＭ制御幅の変更により出力電圧を０から電源電圧まで徐々に上昇させる、すなわち電動機の起動時に双方向開閉装置の開閉比を全開から全閉まで徐々に変化させるように制御することで、電動機起動時の過大な起動電流を抑制する、いわゆるソフトスタート回路としても用いることができる。尚、本例では、双方向開閉装置を電源相数より１つ少なく配備しているが、全相に双方向開閉装置を挿入しても良い。ここでも、双方向開閉装置は１組で１パッケージの形態で示されているが、図５のように複数組の双方向開閉装置をまとめて１パッケージ化したものを用いてよい。
【００２４】
更に、空気調和装置への応用において、上記の回路を送風用のファンモータ制御に適用すると極めて有効である。この場合、交流負荷がファンモータであり、ファンモータ６５，７３を制御する制御装置６７，７５がファンモータ６５，７３と交流電源６６，７４の間に介設され、エネルギー蓄積手段６１，７１が圧縮機制御用インバータの平滑回路部と共用される。このように、エネルギー蓄積手段６１，７１を圧縮機駆動用インバータの平滑回路部と共有化することで、圧縮機がインバータ駆動であることが一般的となった空気調和装置のファンの低騒音速度制御を安価で実現できる。また、双方向開閉装置の閉から開時のエネルギー蓄積手段６１，７１の電圧上昇分は圧縮機で消費することで抑制できる。
【００２５】
【発明の効果】
この発明に係る双方向開閉装置は、双方向開閉手段が閉から開になった時の回路内部における蓄積エネルギーの上昇を抑制できる。さらには、複数の双方向開閉手段を組み合せることで、電圧調整装置または高調波対策装置として用いることができ、電動機駆動用などとして広汎な応用が期待できる。また、双方向開閉装置をモジュール化することで、回路の簡素化や小型化が実現でき、更に使用範囲が広がることが見込まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る双方向開閉装置の具体的な回路構成図である。
【図２】この発明の実施の形態２に係る双方向開閉装置の具体的な回路構成図である。
【図３】この発明の実施の形態３に係る双方向開閉装置の具体的な回路構成図である。
【図４】この発明の実施の形態４に係る双方向開閉装置の具体的な回路構成図である。
【図５】この発明の実施の形態５に係る双方向開閉装置を応用した高調波抑制回路の回路構成図である。
【図６】この発明の実施の形態６に係る双方向開閉装置を応用した単相電圧可変回路の回路構成図である。
【図７】この発明の実施の形態７に係る双方向開閉装置を応用した３相電圧可変回路の回路構成図である。
【符号の説明】
Ｄ１〜Ｄ６  片方向導通素子、Ｔｒ１，Ｔｒ２  片方向開閉素子、５１  エネルギー蓄積手段、５２  放電用抵抗、５３  整流回路、５４  直流リアクトル、５５  平滑用コンデンサ、５６  ダイオード、５７  制御装置、６１  エネルギー蓄積手段、６２  放電用抵抗、６３〜６４  ダイオード、６５  単相電動機、６６  単相交流電源、６７  制御装置、７１  エネルギー蓄積手段、７２  放電用抵抗、７３  ３相電動機、７４  ３相交流電源、７５  制御装置、Ｇ１，Ｇ２パッケージ、Ｍａ〜Ｍｄ  双方向開閉手段、ＳＷ−ａ〜ＳＷ−ｄ，ＳＷ１〜ＳＷ６  双方向開閉装置。
【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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【図６】
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【図７】
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