特許 5962060 空気調和機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5962060

(24)【登録日】2016年7月8日

(45)【発行日】2016年8月3日

(54)【発明の名称】空気調和機

(51)【国際特許分類】

   F24F 11/02 20060101AFI20160721BHJP

   H02M 7/12 20060101ALI20160721BHJP

   H02M 3/155 20060101ALI20160721BHJP

【ＦＩ】

   F24F11/02 102W

   H02M7/12 W

   H02M7/12 Q

   H02M3/155 F

   H02M3/155 W

【請求項の数】1

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-41205(P2012-41205)

(22)【出願日】2012年2月28日

(65)【公開番号】特開2013-178004(P2013-178004A)

(43)【公開日】2013年9月9日

【審査請求日】2015年1月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006611

【氏名又は名称】株式会社富士通ゼネラル

(72)【発明者】

【氏名】池田 雄一

(72)【発明者】

【氏名】三浦 宏之

(72)【発明者】

【氏名】山本 泉

【審査官】 田中 一正

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−２８９７６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２２９３６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−３３１８４６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２４Ｆ １１／０２

Ｈ０２Ｍ ３／１５５

Ｈ０２Ｍ ７／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

室内機と室外機とを備えた空気調和機であって、
前記室外機は、交流電源を入力して直流電源に変換するコンバータと、変換された直流電源を交流電源に変換するインバータと、変換された交流電源で駆動されるモータと、これらを制御する室外機制御部とを備え、
前記コンバータは、前記交流電源を整流する整流器と、コンデンサと、入力端が前記整流器の正極に接続されて出力端が前記コンデンサの正極端に接続された２つのスイッチング回路と、同スイッチング回路を制御する電源制御回路と、短絡スイッチとを備え、
前記スイッチング回路は、前記入力端に一端が接続されたコイルと、同コイルの他端がアノード端子に接続されカソード端子が前記出力端に接続されたダイオードと、前記コイルの他端と前記整流器の負極との間に接続されて前記電源制御回路からのスイッチング信号によりオン／オフするスイッチング素子とを備えており、
前記電源制御回路は、前記室外機制御部から出力されるスイッチング許可信号に従って一方の前記スイッチング回路の前記スイッチング素子のスイッチングを許可／禁止し、
前記短絡スイッチは、前記室外機制御部の指示により、２つの前記スイッチング回路の前記コイルの他端同士を接続／開放するように接続され、
前記室外機制御部は、前記室内機の要求に対応して前記インバータを介して前記モータの回転数を制御すると共に、前記モータの回転による前記インバータの負荷の大きさに対応して、前記コイルの前記他端同士を接続／開放するためのコイル接続閾値、及び前記スイッチング素子のスイッチングを許可／禁止するための片相運転閾値とを予め前記室外機制御部の内部に記憶し、
前記モータの負荷が前記片相運転閾値以上の場合は前記スイッチング許可信号により前記スイッチング素子のスイッチングを許可し、前記モータの負荷が前記片相運転閾値未満の場合は前記スイッチング許可信号により前記スイッチング素子のスイッチングを禁止し、前記モータの負荷が前記片相運転閾値未満の場合で、かつ、前記モータの負荷が前記コイル接続閾値未満の時に前記短絡スイッチを接続する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、空気調和機に係わり、より詳細には、圧縮機を駆動するインバータに供給する直流電源を生成する直流電源装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、空気調和機はウインドエアコンなどの冷房専用機などを除き、多くの製品にインバータで圧縮機を駆動する方式が採用されており、また、インバータに供給する直流電源に力率を改善するＰＦＣ（Power Factor Conrrection）回路が採用されている場合が多い。

【0003】

このＰＦＣ方式の電源を小型で高効率かつ低価格で実現する手段のひとつに、インターリーブ制御方式がある。インターリーブ制御は、電源を複数系統に分けて各相に位相差をもたせ、リップルなどを互いに打ち消しあう制御方式の１つである。２相のインターリーブ方式の場合には、電流位相が１８０度の位相差を持つことでリップルが相殺され、ノイズフィルタなどの軽減に大きく貢献できる。また、トータルの部品点数は増えるが、個々のインダクタや出力コンデンサ、スイッチング素子などを小型化でき実装の薄型化も可能であり、また、複数系統になることで発熱も分散されるメリットもある。

【0004】

図７はこのようなインターリーブ回路方式が採用されたコンバータの一例である。
このコンバータは、交流電源から入力される交流電力を全波整流する整流回路ＲＦＹ１と、整流回路ＲＦＹ１の出力を分岐する分岐配線と、同分岐配線に設けられたインダクタＬ１１，Ｌ１２と、同インダクタＬ１１，Ｌ１２に直列に接続されたダイオードＤ１１，Ｄ１２と、同ダイオードから出力される電流をチャージするコンデンサＣｏｕｔ１と、インダクタＬ１１，Ｌ１２に対応して設けられ、インダクタＬ１１，Ｌ１２に流れる電流を断続させるトランジスタＱ１１，Ｑ１２と、入力電流が正弦波状となるようにトランジスタＱ１１，Ｑ１２とに駆動信号を出力するＰＦＣコントローラＩＣ１１とを備えている（例えば、特許文献１参照。）。

【0005】

しかしながら、このようにインダクタを用いたＰＦＣ方式の電源では、後述するようにインダクタの特性により低負荷時には変換効率が低下してしまう欠点がある。このため、インターリーブ方式の電源であっても空気調和機に用いた場合、消費電流が少ない運転の時に空気調和機の効率が悪化するという問題があった。

【0006】

インバータ方式の空気調和機の場合、運転開始と同時にほぼフルパワーで空調運転を行って室温を設定温度にする。この間は室温や外温、部屋の広さや設定温度等により異なるが通常、２０〜３０分程度である。そして設定温度に達すると圧縮機の回転数を下げ、室温を設定温度に維持できる最小の回転数で運転を継続する。つまり、空調運転のほとんど時間はこの室温を維持する運転時間となる。

【0007】

さらに、圧縮機は一端運転を中止すると再起動に時間がかかり、また、再起動のために一定の電力を消費するため、できるだけ圧縮機を停止させないで、できるだけ圧縮機の回転数を下げた運転を行うことで省エネを実現できるようにしている。例えば家庭用の空気調和機の消費電流の場合、最小で３アンペア程度からフルパワーで１５アンペア程度の広い電流の可変範囲で使用されることになる。

【0008】

一般的に電源回路は空気調和機がフルパワーの時に必要な電力を供給できるように設計され、インターリーブ回路ではスイッチング素子やインダクタの性能や信頼性を考慮して、フルパワーの時に必要な電流を均等に負担させるように設計する。つまり、フルパワーで１５アンペアの電流が必要な場合、２相式のインターリーブ回路ではそれぞれの相で必要電流の半分である７．５アンペアずつを供給できるように設計する。

【0009】

このため、例えば家庭用の空気調和機の２相式のインターリーブ回路において、前述したように、一方の相だけで運転する片相運転とした場合であっても、例えば７．５アンペア用の電源を最小電流の３アンペア程度で連続運転することになる。つまり、７．５アンペア用のリアクタを用いて、３アンペアを長時間供給することになる。

【0010】

このように、供給電流（負荷）が大きい場合に対処するため、インダクタンスが大きいインダクタ、つまり、インピーダンスの高いインダクタを電源設計時に選択することになる。このため、電源回路設計時に最大電流に従って選定したインダクタを、小さな供給電流で用いる場合は効率が悪化する。これは、同じ電流を流す場合、インダクタンスが大きいほど損失が大きくなるからである。

【0011】

また、インダクタは電流が大きくなるとインダクタンスが低下する特性があり、インダクタ選定時はこれを考慮してより大きなインダクタンスを選択するため、小さな供給電流で用いる場合はさらにインピーダンスが高くなって効率が悪化する。
このため、低負荷に時に効率よく電源を供給できるインターリーブ方式の電源を備えた空気調和機が望まれていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】特開２００７−１９５２８２号公報（第５−６頁、図１）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

本発明は以上述べた問題点を解決し、低負荷時に効率よく電源を供給できるインターリーブ方式の電源を備えた空気調和機を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0014】

本発明は上述の課題を解決するため、本発明の請求項１に記載の発明は、室内機と室外機とを備えた空気調和機であって、
前記室外機は、交流電源を入力して直流電源に変換するコンバータと、変換された直流電源を交流電源に変換するインバータと、変換された交流電源で駆動されるモータと、これらを制御する室外機制御部とを備え、
前記コンバータは、前記交流電源を整流する整流器と、コンデンサと、入力端が前記整流器の正極に接続されて出力端が前記コンデンサの正極端に接続された２つのスイッチング回路と、同スイッチング回路を制御する電源制御回路と、短絡スイッチとを備え、
前記スイッチング回路は、前記入力端に一端が接続されたコイルと、同コイルの他端がアノード端子に接続されカソード端子が前記出力端に接続されたダイオードと、前記コイルの他端と前記整流器の負極との間に接続されて前記電源制御回路からのスイッチング信号によりオン／オフするスイッチング素子とを備えており、
前記電源制御回路は、前記室外機制御部から出力されるスイッチング許可信号に従って一方の前記スイッチング回路の前記スイッチング素子のスイッチングを許可／禁止し、
前記短絡スイッチは、前記室外機制御部の指示により、２つの前記スイッチング回路の前記コイルの他端同士を接続／開放するように接続され、
前記室外機制御部は、前記室内機の要求に対応して前記インバータを介して前記モータの回転数を制御すると共に、前記モータの回転による前記インバータの負荷の大きさに対応して、前記コイルの前記他端同士を接続／開放するためのコイル接続閾値、及び前記スイッチング素子のスイッチングを許可／禁止するための片相運転閾値とを予め前記室外機制御部の内部に記憶し、
前記モータの負荷が前記片相運転閾値以上の場合は前記スイッチング許可信号により前記スイッチング素子のスイッチングを許可し、前記モータの負荷が前記片相運転閾値未満の場合は前記スイッチング許可信号により前記スイッチング素子のスイッチングを禁止し、前記モータの負荷が前記片相運転閾値未満の場合で、かつ、前記モータの負荷が前記コイル接続閾値未満の時に前記短絡スイッチを接続することを特徴とする。

【発明の効果】

【0015】

以上の手段を用いることにより、本発明による空気調和機によれば、請求項１に係わる発明は、モータの回転による負荷がコイル接続閾値未満の時に短絡スイッチを閉にして複数のコイルを並列に接続するため、コイルのインピーダンスを低下させてコンバータの効率を向上させることができる。このため、低負荷での運転時間が長い空気調和機の総合的な消費電力を低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明による空気調和機の実施例を示すブロック図である。

【図2】本発明によるコンバータの動作を示しており、両相で運転を行っている場合を示す説明図である。

【図3】本発明によるコンバータの動作を示しており、両相から片相運転へ移行する場合を示す説明図である。

【図4】本発明によるコンバータの動作を示しており、片相運転中にコイルを並列接続する場合を示す説明図である。

【図5】本発明によるコンバータの動作を示しており、両相運転中にコイルを並列接続する場合を示す説明図である。

【図6】本発明による室外機制御部の動作を説明するフローチャートである。

【図7】従来のインターリーブ方式を用いたコンバータを示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいた実施例として詳細に説明する。

【実施例1】

【0018】

図１は本発明による空気調和機の実施例を示すブロック図である。なお、本発明と直接関係がない冷媒系統やファンモータなどは図示と説明とを省略する。
この空気調和機は交流電源３が接続された室外機１と室内機２とで構成され、室外機１の内部には、交流電源３を入力して所定の直流電源に変換するインターリーブ方式のコンバータ４０と、同コンバータ４０から出力された直流電源を入力し、３相の交流電源に変換するインバータ１０と、同インバータ１０から出力される３相の交流電源を入力して図示しない圧縮機を駆動するモータ２０と、コンバータ４０とインバータ１０とを制御する室外機制御部３０とを備えている。なお、室外機１の室外機制御部３０は室内機２と通信接続され、室内機２からの指示によりインバータ１０を介してモータ２０の回転数制御を行う。

【0019】

コンバータ４０は、全波整流回路からなる整流器１１０と、スイッチング回路１２０（基本スイッチング回路）と、スイッチング回路１３０（増設スイッチング回路）と、コンデンサ１４０と、電源制御装置１６０とを備えている。

【0020】

交流電源３が入力に接続された整流器１１０は、交流電源３を整流してスイッチング回路１２０、１３０に出力する。また、スイッチング回路１２０は、コイル１２１と、スイッチング素子１２２と、ダイオード１２３とを有する。そして、コイル１２１の一端は整流器１１０の＋端子に接続され、コイル１２１の他端はダイオード１２３のアノード端子に接続され、ダイオード１２３のカソード端子はコンデンサ１４０の＋端子に接続されている。そして、スイッチング素子１２２はコイル１２１の他端と整流器１１０の−端子との間をオン／オフ（接続／開放）するように動作する。
このスイッチング回路１２０は常時動作する基本スイッチング回路である。

【0021】

スイッチング回路１３０は、コイル１３１と、スイッチング素子１３２と、ダイオード１３３とを有する。そして、コイル１３１の一端は整流器１１０の＋端子に接続され、コイル１３１の他端はダイオード１３０のアノード端子に接続され、ダイオード１３０のカソード端子はコンデンサ１４０の＋端子に接続されている。そして、スイッチング素子１３２はコイル１３１の他端と整流器１１０の−端子との間をオン／オフ（接続／開放）するように動作する。
このスイッチング回路１３０は電源装置１００の負荷が大きいときにのみ動作する増設スイッチング回路である。スイッチング素子１２２，１３２は、電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、もしくは、ＩＧＢＴ（ Insulated Gate Bipolar Transistor）であり、後述の制御回路１５１によりオン／オフ制御される。

【0022】

図１に示すように、スイッチング回路１２０及び１３０は、整流器１１０の＋端子とコンデンサ１４０の＋端子との間に並列接続されている。このスイッチング回路１２０及び１３０は、昇圧回路としての役割と、電流波形の整形による力率改善の役割との両方を担う。

【0023】

コンデンサ１４０は、スイッチング回路１２０及び１３０の出力端に接続されている平滑コンデンサであり、スイッチング回路１２０や１３０から出力される電流を電荷として蓄積する。また、電源制御装置１６０は、図１に示すように、制御回路１５１と、電流検出器１５３と、電圧検出器１５５とを有する。

【0024】

制御回路１５１は、電圧検出器１５５により検出された電圧が所定の電圧となるようにフィードバック制御する。また、この制御回路１５１は、スイッチング素子１２２のスイッチング信号及びスイッチング素子１３２のスイッチング信号をそれぞれ出力し、スイッチング素子１２２、１３２をオン／オフさせてＰＦＣ制御を行う。
インターリーブ方式では前述した２つのスイッチング回路１２０，１３０を互いに位相をずらしたスイッチング信号で駆動するようになっている。このため、一方のスイッチング回路のコイルに整流器１１０から電流が流れ込んでいる間、他方のスイッチング回路のコイルからコンデンサ１４０へ電流が出力される。このため効率よくコンデンサ１４０に電流を出力することができる。
そして、スイッチング回路１２０のコイル１２１の電流と、スイッチング回路１３０のコイル１３１の電流とへ流れ込む電流の合計、即ち、コンバータ４０への入力電流の波形が、交流電源の電圧波形と可能な限り相似形になり且つ位相が合うように、電流検出器１５３により検出された電流に基づいてスイッチング素子１２２、１３２を、ＰＷＭ制御されたパルスであるスイッチング信号によりオン／オフ制御する。

【0025】

電流検出器１５３は、整流器１１０から出力される電流（トータル電流）Ｉ０、スイッチング回路１２０のコイル１２１を流れる電流Ｉ１、およびスイッチング回路１３０のコイル１３１を流れる電流Ｉ２をそれぞれ検出する。検出された電流は、制御回路１５１に送られＰＦＣ制御に用いられる。

【0026】

一方、コンバータ４０は短絡スイッチ５４を備えている。この短絡スイッチ５４の一端は、コイル１３１とダイオード１３３とが接続される側のコイル１３１の他端に、短絡スイッチ５４の他端は、コイル１２１とダイオード１２３とが接続される側のコイル１２１の他端に、それぞれ接続されている。このため、短絡スイッチ５４が閉となった場合、コイル１２１とコイル１３１とが並列に接続されることになる。

【0027】

この短絡スイッチ５４は、室外機制御部３０の指示により開閉制御される。より具体的には、室外機制御部３０から例えばＬレベル信号を入力した場合に短絡スイッチ５４は開となる。一方、Ｈレベル信号を入力した場合に短絡スイッチ５４は閉となる。

【0028】

また、室外機制御部３０は、制御回路１５１にスイッチング許可信号を出力している。このスイッチング許可信号はスイッチング素子１３２のスイッチングを許可／禁止するものである。より具体的には、制御回路１５１は、室外機制御部３０からＬレベル（禁止）のスイッチング許可信号を入力した場合に、スイッチング素子１３２のスイッチング信号の出力を停止する。このとき、スイッチング回路１３０は動作を停止する。一方、制御回路１５１は、室外機制御部３０からＨレベル（許可）のスイッチング許可信号を入力した場合に、スイッチング素子１３２のスイッチング信号の出力を開始する。このとき、スイッチング回路１３０は動作を開始する。

【0029】

室外機制御部３０は室内機２からの要求により、空調運転に必要な冷媒量、つまり、冷媒を循環させる圧縮機のモータ２０の回転数を制御している。例えば、室内機２からの要求により、運転開始時に高い空調能力が必要な場合、室外機制御部３０は最高回転数：１００回転／秒で回転させ、中位な空調能力が要求されれば中回転：６０回転／秒で回転させ、低い空調能力が要求されれば低回転：３０回転／秒で回転させる。ここでは３段階で説明しているが、実際にはさらに細かい回転数制御を行っている。

【0030】

室外機制御部３０は、モータ回転数に従ってコンバータを制御するため、室外機制御部３０内部にモータ回転数の２つの閾値を記憶している。この閾値は、コイル接続閾値：３０回転／秒と、片相運転閾値：６０回転／秒とである。片相運転閾値は、スイッチング回路１２０とスイッチング回路１３０とを両相運転させるか、スイッチング回路１２０だけの片相運転させるかを決定するためのものである。片相運転閾値以上にモータ２０を回転させる場合、室外機制御部３０は制御回路１５１にＨレベル（許可）のスイッチング許可信号を出力し、スイッチング回路１３０を動作させる。逆に片相運転閾値未満でモータ２０を回転させる場合は、制御回路１５１にＬレベル（禁止）のスイッチング許可信号を出力し、スイッチング回路１３０を停止させる。

【0031】

一方、コイル接続閾値は、コイル１２１とコイル１３１とを並列に接続させるためのものであり、コイル接続閾値以上にモータ２０を回転させる場合は、短絡スイッチ５４にＬレベルの信号を出力し短絡スイッチ５４を開にすることで各コイルを独立して使用する。また、コイル接続閾値未満でモータ２０を回転させる場合は、短絡スイッチ５４にＨレベルの信号を出力し短絡スイッチ５４を閉にすることでコイルを並列に接続して使用する。

【0032】

次に図１〜図５を用いて室外機１の動作を説明する。図２〜図５は本発明によるコンバータ４０の動作を示しており、図２は両相で運転を行っている場合、図３は両相から片相運転へ移行する場合、図４は片相運転中にコイルを並列接続する場合、図５は両相運転中にコイルを並列接続する場合をそれぞれ示す説明図である。

【0033】

図２〜図５はそれぞれ（１）〜（７）の信号を示しており横軸は時間である。各図において、（１）はスイッチング素子１２２のオン／オフ状態、（２）はコイル１２１の電流、（３）はスイッチング素子１３２のオン／オフ状態、（４）はコイル１３１の電流、（５）は室外機制御部３０がインバータ１０に対して指示しているモータ２０の回転数、（６）は短絡スイッチ５４の開閉状態、（７）はスイッチング許可信号の許可／禁止状態をそれぞれ示している。

【0034】

図２（５）に示すようにモータ２０は１００回転／秒程度で回転している。このため片相運転閾値：６０回転／秒とコイル接続閾値：３０回転／秒との回転数以上であるため、室外機制御部３０は、図２（６）に示すように短絡スイッチ５４を開に、また、図２（７）に示すようにスイッチング許可信号を許可（Ｈレベル）にしている。

【0035】

図２（１）に示すようにスイッチング素子１２２は制御回路１５１からの指示により、オン／オフ制御される。図２（２）に示すように、スイッチング素子１２２がオンの時、コイル１２１を流れる電流が増加し、スイッチング素子１２２がオフになるとコイル１２１を流れる電流が減少する。これを繰り返している。この動作によりコンデンサ１４０へ間欠的に電流が流れる。

【0036】

一方、図２（３）に示すように、スイッチング素子１３２は制御回路１５１からの指示により、オン／オフ制御される。ただし、スイッチング素子１２２のオン／オフ周期をＴとした場合、スイッチング素子１３２はＴ／２だけずれた周期で駆動される。このため、スイッチング回路１２０とスイッチング回路１３０とで交互にコンデンサ１４０へ電流が流れる。
このようにモータの２０の回転数が片相運転閾値：６０回転／秒の回転数以上の場合は一般的なインターリーブ方式の電源として動作する。

【0037】

図３（５）に示すように、モータ２０の回転数が１００回転／秒回転から下がってくると負荷が軽くなるため、スイッチング素子１２２とスイッチング素子１３２とのオン時間が減少し、これに対応してコイル１２１とコイル１３１を流れる電流も減少する。

【0038】

そして、室外機制御部３０は、モータ２０の回転数が片相運転閾値：６０回転／秒未満になると図３（７）に示すようにスイッチング許可信号を禁止（Ｌレベル）にする。このため、図（３）と図（４）に示すようにスイッチング回路１３０が停止してコイル１３１には電流が流れなくなる。この結果、スイッチング回路１２０だけが動作する片相運転となる。

【0039】

図４（５）に示すように、モータ２０の回転数が５０回転／秒からさらに下がってくると、負荷がさらに軽くなるためスイッチング素子１２２のオン時間が減少し、これに対応してコイル１２１を流れる電流も減少する。そして、室外機制御部３０は、モータ２０の回転数がコイル接続閾値：３０回転／秒未満になると図４（６）に示すように短絡スイッチ５４を閉にする。

【0040】

この結果、コイル１２１とコイル１３１とが並列に接続され、コイル１２１単独の時と比較してインピーダンスが半分になる。これにより、スイッチング素子１２２のオン時間が一時的に増加するが、図４（５）に示すようにモータ２０の回転数がさらに減少するため、これに対応してスイッチング素子１２２のオン時間は減少する。

【0041】

次に図５を用いて両相運転のままコイル１２１とコイル１３１とを並列に接続する例を説明する。従って図５（７）に示すようにスイッチング許可信号は許可のままである。
図５（５）に示すように、モータ２０の回転数が５０回転／秒からさらに下がってくると、負荷がさらに軽くなるためスイッチング素子１２２のオン時間が減少し、これに対応してコイル１２１を流れる電流も減少する。そして、室外機制御部３０は、モータ２０の回転数がコイル接続閾値：３０回転／秒未満になると図５（６）に示すように短絡スイッチ５４を閉にする。

【0042】

この結果、コイル１２１とコイル１３１とが並列に接続され、コイル１２１単独の時と比較してインピーダンスが半分になる。これにより、スイッチング素子１２２のオン時間が一時的に増加するが、図５（５）に示すようにモータ２０の回転数がさらに減少するため、これに対応してスイッチング素子１２２のオン時間は減少する。

【0043】

なお、両相運転中であるため、並列に接続されたコイル１２１とコイル１３１に対して図５（１）と図５（３）に示すようにそれぞれのスイッチング素子がオン／オフする。つまり、スイッチング周波数が２倍になったのと同様の動作になるが、各スイッチング素子のパルス幅は電流検出器１５３で検出した瞬時電流値でそれぞれ制御されるため、負荷に対応した電流が供給される。なお、図５の例ではモータ２０の回転数に係わらずにスイッチング許可信号は許可のままであるため、図１においてスイッチング許可信号の機能を削除してもよい。

【0044】

以上説明したように、コンバータ４０の負荷が軽い、つまり、モータ２０の回転数が低いコイル接続閾値未満の時に短絡スイッチ５４を閉にして複数のコイルを並列に接続するため、コイルのインピーダンスを低下させてコンバータ４０の効率を向上させることができる。このため、低負荷での運転時間が長い空気調和機の総合的な消費電力を低減させることができる。

【0045】

次に図６のフローチャートを用いて室外機制御部３０の動作を説明する。また、図６において、ＳＴはステップを表し、これに続く数字はステップ番号を示す。また、図６中の『Ｙ』はＹｅｓを、『Ｎ』はＮｏをそれぞれ示している。なお、このフローチャートは、本発明に関する部分のみを記載している。なお、この制御の開始前にスイッチング許可信号は禁止（Ｌレベル）、また、短絡スイッチ５４は閉になっているものとする。

【0046】

室外機制御部３０は、まず最初に室内機２から冷媒量の増減指示、つまり、モータ２０の回転数の増減指示があるか確認する（ＳＴ１）。室内機から指示がない場合（ＳＴ１−Ｎ）、現在の状態を維持する。例えばモータ２０が回転中の場合はインバータ１０を制御し、現状のモータ２０の回転数を維持する制御を行う。回転中でなければその状態、例えば回転停止を維持する（ＳＴ７）。そして、ＳＴ１へジャンプする。

【0047】

室内機から指示がある場合（ＳＴ１−Ｙ）、この指示は回転数の増加か確認する（ＳＴ２）。指示が回転数の増加でない場合（ＳＴ２−Ｎ）、指示は回転数の減少であるため、インバータ１０を制御してモータ２０の回転数を指示された回転数まで減少させる（ＳＴ３）。

【0048】

次にモータ回転数は片相運転閾値以上か確認する（ＳＴ４）。モータ回転数が片相運転閾値以上の場合（ＳＴ４−Ｙ）、スイッチング許可信号をＨレベル（許可）にする（ＳＴ９）。そして、ＳＴ１へジャンプする。
モータ回転数が片相運転閾値未満の場合（ＳＴ４−Ｎ）、スイッチング許可信号をＬレベル（禁止）にする（ＳＴ１１）。次にモータ回転数はコイル接続閾値以上か確認する（ＳＴ５）。モータ回転数がコイル接続閾値未満の場合（ＳＴ５−Ｎ）、短絡スイッチ５４を閉にする（ＳＴ６）。そして、ＳＴ１へジャンプする。

【0049】

一方、モータ回転数がコイル接続閾値以上の場合（ＳＴ５−Ｙ）、短絡スイッチ５４を開にする（ＳＴ１０）。そして、ＳＴ１へジャンプする。
なお、指示が回転数の増加の場合（ＳＴ２−Ｙ）、インバータ１０を制御してモータ２０の回転数を指示された回転数まで増加させる（ＳＴ８）。そして、ＳＴ４へジャンプする。

【0050】

なお、図５で説明したように両相運転のままで短絡スイッチ５４を制御する場合、つまり、片相運転閾値による片相運転を実行しない場合は、図６のフローチャートにおける点線で囲ったステップ４とステップ９とステップ１１とを削除し、ステップ３の次にステップ５を実行するようにしてもよい。

【0051】

なお、本実施例ではモータの負荷状態をモータの回転数と対応させ、この回転数の値に関して片相運転閾値とコイル接続閾値とを設けて、室外機制御部がこれらの閾値に対応してスイッチング許可信号や短絡スイッチを制御するようにしているが、これに限るものではなく、モータの負荷状態を判別できるものなら、モータの回転数やトルク、インバータやコンバータの負荷電流など、どのようなパラメータを用いてもよい。
例えばモータの負荷状態の１つであるトルクは、ＰＷＭ制御されるインバータ内のスイッチング素子の駆動パルス幅と対応しているため、このパルス幅と対応させて片相運転閾値とコイル接続閾値とを設け、このパルス幅と対応させてスイッチング許可信号や短絡スイッチを制御するようにしてもよい。
また、他の方法として電流検出器で検出した瞬時電流値を積分してコンバータの消費電流値を生成し、モータの負荷状態の１つである消費電流に対応した片相運転閾値とコイル接続閾値とを設けて、スイッチング許可信号と短絡スイッチとを制御するようにしてもよい。
また、本実施例ではスイッチング回路を２回路備えた例を説明しているが、これに限るものでなく、３回路以上備えていてもよい。

【符号の説明】

【0052】

１ 室外機
２ 室内機
３ 交流電源
１０ インバータ
２０ モータ
３０ 室外機制御部
４０ コンバータ
５４ 短絡スイッチ
１００ 電源装置
１１０ 整流器
１２０ スイッチング回路
１２１ コイル（インダクタ）
１２２ スイッチング素子
１２３ ダイオード
１３０ スイッチング回路
１３０ ダイオード
１３１ コイル
１３２ スイッチング素子
１３３ ダイオード
１４０ コンデンサ
１５１ 制御回路
１５３ 電流検出器
１５５ 電圧検出器
１６０ 電源制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】