CN103384799B

CN103384799B - 空气调节机

Info

Publication number: CN103384799B
Application number: CN201280009956.7A
Authority: CN
Inventors: 松城英夫; 黑山和宏; 江口修
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2011-02-22
Filing date: 2012-02-20
Publication date: 2015-12-23
Anticipated expiration: 2032-02-20
Also published as: JP2012172913A; WO2012114702A1; CN103384799A

Abstract

在用室内机（100）接受来自工频电源的交流电力的分体型的空气调节机中，将来自工频电源的交流电力用室内机（100）中配置的交流直流电力转换部（1）转换为直流电力。将该直流电力供给到室内机控制电路（7），且通过连接室内机（100）和室外机（101）的室内外连接配线（20）对室外机（101）的室外机控制电路（31）和压缩机驱动用逆变器（30）输电。

Description

空气调节机

技术领域

本发明涉及用室内机接受来自工频电源的交流电力的室内外分体型的空气调节机。

背景技术

图10表示使用现有技术的空气调节机的结构图。

关于一般家庭用的空气调节机，由室内机100和室外机101构成的分体型正在普及。分体型的空气调节机中，较多地将电源插头104插入被嵌入室内的墙壁的插座，通过电源线12用室内机100接受工频电源的交流电力。

在室内机100中，用室内机控制电路7控制室内风扇电机9和控制风向的风向挡板控制用电机10。

另一方面，室外机101中，室外机控制电路31控制进行对热交换器的送风的室外风扇电机35和将制冷循环内的制冷剂的循环方向根据供冷和供暖切换的四通阀36。此外，用压缩机驱动用逆变器30对压缩制冷循环内的制冷剂的压缩机电机34进行可变速控制地驱动。

来自工频电源的交流电力先被室内机100接受，通过室内机100中设置的整流平滑电路21等从交流电力被转换为直流电力向室内机控制电路7输送，并且也通过将室内机100与室外机101电连接的室内外连接配线20向室外机输送。

在输出供给到室内机控制电路7的直流电力的整流平滑电路21中，用二极管电桥50对来自工频电源的交流电力整流，用平滑电容器51转换为抑制了电压纹波的直流电力。

进而，室内外连接配线20从室内机100向室外机101进行电力输送，并且用于室内机100与室外机101之间的信息数据的发送接收。

通过室内外连接配线20输送的来自工频电源的交流电力，被室外机101内设置的无源（passive）型变换器电路22、同时具有改善输入的交流电力的功率因数的功能和使输出的直流电力的电压升压的功能的PFC变换器电路转换为直流电力。然后，该直流电力向驱动压缩机电机34的压缩机驱动用逆变器30和室外机控制电路31配电。

其中，无源型变换器电路22，由二极管电桥52和两级设置的平滑电容器53a、53b构成倍压整流电路，在其输入侧配置用于改善功率因数的电抗器54。

此外，在现有的空气调节机中，有将室内机接受的工频电源的交流电力用室内外连接配线输送到室外机后，用室外机内的交流直流电力转换电路转换为低压直流电力，再次向室内机输送的结构（例如，参照专利文献1和2）。

但是，上述结构的分体型的空气调节机中，在任何情况下均通过室内外连接配线进行从室内机向室外机的来自工频电源的交流电力的输送。该交流电力的电压值是大概100V或200V，该电流值也取决于空气调节机的能力，最大是20A程度。

在将室内机和室外机电连接的室内外连接配线中存在电阻成分，因其影响，流过越多的电流电力损失越增大。在驱动室外机中配置的压缩机的电力占产品的消耗电力的大半的空气调节机中，上述现有的空气调节机的结构中，较大的交流电流流过室内外连接配线，该室内外连接配线中的电力损失是不能忽视的问题。

因房屋及其周围环境，设置在屋内的室内机和设置在屋外的室外机的距离较远时，该室内外连接配线的电力损失更加对家庭内的能源消耗造成不良影响。

另一方面，不是分体型而是使室内机和室外机的功能和部件一体化的空气调节机，没有对房屋设置的自由度，不能期待市场需求，将空气调节机的各设备配线连接的结构，在作为商品成立上是不可避免的要素。

本发明解决上述问题，其目的在于提供一种最大限度地抑制室内机与室外机之间的电力输送中产生的电力损失，且能够进一步实现低成本化的空气调节机。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11－287503号公报

专利文献2：日本特开平11－304217号公报

发明内容

为了解决上述现有的课题，本发明的空气调节机是由室内机和具备压缩机的室外机构成，用室内机接受来自工频电源的交流电力的分体型的空气调节机，其特征在于，将来自工频电源的交流电力用上述室内机中配置的交流直流电力转换部转换为直流电力。接着将用交流直流电力转换部转换后的直流电力供给到室内机控制电路，且将该直流电力通过连接室内机和室外机的室内外连接配线对室外机输电，使室外机控制电路和压缩机驱动用逆变器动作。

由此，能够实现最大限度地抑制了室内机与室外机之间的电力输送中产生的电力损失的节能性高的空气调节机。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的空气调节机的室内机侧的结构的图。

图2是表示本发明的实施方式1的空气调节机的室外机侧的结构的图。

图3是表示将本发明的实施方式1的空气调节机与配电系统连接的结构的图。

图4是表示本发明的实施方式2的空气调节机的结构的图。

图5是表示本发明的实施方式2的空气调节机的配线的电力损失特性的图。

图6是表示本发明的实施方式3的空气调节机的结构的图。

图7是表示本发明的实施方式4的空气调节机的结构的图。

图8是表示本发明的实施方式5的空气调节机的结构的图。

图9是表示本发明的实施方式6的空气调节机的室内机侧和室外机侧的控制流程的一部分的图。

图10是表示使用现有技术的空气调节机的结构的图。

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的实施方式。

但是，并不由本实施方式限定本发明。

此外，各实施方式的说明中，对相同结构和起到相同作用效果之处，附加相同符号，不进行重复说明。

（实施方式1）

在室内机100，通过电源线12连接了能够插入输送交流电力的宅内配电的插座的电源插头104。

电源线12在室内机100内与交流直流电力转换部1连接，用交流直流电力转换部1将交流电力转换为直流电力。

交流直流电力转换部1通过正侧配线2和负侧配线3向包括室内通信电路8的室内机控制电路7输送直流电力。

室内机控制电路7利用直流电力，控制室内风扇电机9和风向挡板（louver）控制用电机10。

从交流直流电力转换部1与正侧配线2和负侧配线3不同地配置用于输送直流电力的正侧配线4和负侧配线5，分别与连接端子11a、11b连接。

此外，室内机控制电路7中有控制与室外机的通信的室内通信电路8，通过与连接端子11c连接的通信用配线6进行数据传输。

图2是表示本发明的实施方式1的空气调节机的室外机侧的电路结构的图。

与连接端子33a连接的正侧配线4，在室外机101内与将直流电力转换为三相交流电力的压缩机驱动用逆变器30和室外机控制电路31连接。

此外，与连接端子33b连接的负侧配线5，也在室外机101内与将直流电力转换为三相交流电力的压缩机驱动用逆变器30和室外机控制电路31连接。

压缩机驱动用逆变器30的输出被输入到压缩机电机34。

室外机控制电路31利用直流电力，控制进行对热交换器的送风的室外风扇电机35和根据供冷供暖切换制冷循环内的制冷剂的循环方向的四通阀36。

此外，室外机控制电路31中有控制与室内机的通信的室外通信电路32，通过与连接端子33c连接的通信用配线6进行数据传输。

图3是表示将图1所示的室内机100和图2所示的室外机101用室内外连接配线20连接，进一步与宅内配电系统连接的结构的图。

在宅内设置的配电盘102，连接有输送来自工频电源的交流电力的宅内配线13。

在与配电盘102连接的宅内配线13的另一端侧连接插座103，通过将电源插头104插入插座103而对室内机100供给大概100V程度的电压的交流电力。供给到室内机100的交流电力，由交流直流电力转换部1转换为100V以上的电压的平滑整流后的直流电力，该直流电力通过室内外连接配线20供给到室外机101。

根据上述结构，本实施方式1中，空气调节机的室内机与室外机之间的电力输送中，能够进行比用现有的结构进行的交流电力的输送下的电压值更高的值的电压的直流电力输送。由此即使室外机进行相同能力的运转，室内外连接配线中流过的电流值减少，能够减少将该部位的电阻成分与电流值的平方相乘的结果所表示的电力损失。

（实施方式2）

接着，对于本发明的实施方式2参照附图说明。

本实施方式2中，如图4所示，是在室内机100内的交流直流电力转换部1中，设置输出供给到室内机控制电路7的直流电力的整流平滑电路21，和输出供给到室外机101的直流电力的无源型变换器电路22的结构。

其中，室外机101的结构直接使用了实施方式1中说明的结构，所以省略说明。

在输出供给到室内机控制电路7的直流电力的整流平滑电路21中，二极管电桥50对来自工频电源的交流电力整流，平滑电容器51转换为抑制了电压纹波的直流电力。

对整流平滑电路21输入100V的电压值的交流电力时，在正侧配线2与负侧配线3之间输出大概140V程度的直流电力，该直流电力被输入到室内机控制电路7。

另一方面，输出供给到室外机101的直流电力的无源型变换器电路22，由二极管电桥52和两级设置的平滑电容器53a、53b构成倍压整流电路，在其输入侧配置用于改善功率因数的电抗器54。

对无源型变换器电路22输入100V的电压值的交流电力时，在正侧配线4与负侧配线5之间输出大概280V程度的直流电力，该直流电力通过室内外连接配线20被输入到室外机101。

此处，对于现有例中表示的将100V的交流电力从室内机输送到室外机的情况、和输送用无源型变换器电路22转换后的280V的直流电力的情况下的室内外连接配线20中的电力损失进行比较。

例如，设连接室内机100和室外机101之间的室内外连接配线20的长度是5m时，正侧配线4和负侧配线5共计为10m的配线长度，如果此处使用的电线的单位电阻是9Ω/km，则室内外连接配线20中存在90mΩ的电阻成分。

图5表示横轴是电流值、纵轴是电力损失的90mΩ的电阻时的特性曲线图，根据电力损失是电流值的平方乘以电阻值的结果的关系获得。

从室内机向室外机输送100V的交流电力，使室外机以消耗电力1500W运转时，在室内外连接配线20中，正侧配线4和负侧配线5中流过有效值约15A的电流，根据图5所示的特性曲线图，产生约20.3W的电力损失。

但是，从室内机向室外机输送280V的直流电力，同样使室外机以消耗电力1500W运转时，在室内外连接配线20中，正侧配线4和负侧配线5中流过约5.36A的电流，根据图5所示的特性曲线图，抑制在约2.6W的电力损失。

本发明的实施方式2中，使室外机以消耗电力1500W运转的情况下，与现有的从室内机向室外机输送100V的交流电力的情况相比，根据上述理论计算可知，能够达成约17.7W的电力损失改善。

（实施方式3）

接着，对于本发明的实施方式3参照附图说明。

本实施方式3中，如图6所示，是在室内机100内的交流直流电力转换部1中，仅设置输出供给到室内机控制电路7和室外机101的直流电力的无源型变换器电路22的结构。

输出供给到室内机控制电路7和室外机101的直流电力的无源型变换器电路22，由二极管电桥52和两层设置的平滑电容器53a、53b构成倍压整流电路，在其输入侧配置用于改善功率因数的电抗器54。

对无源型变换器电路22输入100V的电压值的交流电力时，输出大概280V程度的直流电力，该直流电力通过正侧配线2和负侧配线3被输入到室内机控制电路7，通过正侧配线4和负侧配线5被输入到室外机101。

根据上述结构，本实施方式3中，能够获得与实施方式2同样的效果，此外，通过使交流直流电力转换部1中的电路部件为最小限度能够实现设备的小型化、低成本化。

（实施方式4）

接着，对于本发明的实施方式4参照附图说明。

本实施方式4中，如图7所示，在室内机100内的交流直流电力转换部1中，设置有输出供给到室内机控制电路7的直流电力的整流平滑电路21；和同时具有将交流电力转换为供给到室外机101的直流电力时、改善输入的交流电力的功率因数的功能和使输出的直流电力的电压升压的功能的PFC变换器电路23。

另一方面，在输出供给到室外机101的直流电力的PFC变换器电路23中，设置有表示实施方式2的图4中所示的无源型变换器电路22中设置的部件即电抗器54、二极管电桥52和平滑电容器53c。进而，在输送交流电力的配线的单侧与输送直流电力的负侧配线5之间连接第二二极管电桥55，在该第二二极管电桥55的两个输出端连接由例如IGBT或MOSFET等构成的开关元件56。

PFC变换器电路23具备通过开关元件56接通时的经由电抗器54和第二二极管电桥55流动的电流来改善交流电力的功率因数的功能，和通过控制开关元件56的接通和断开的时刻，使输出的直流电力的电压升压的功能。

通过PFC变换器电路23具备的输出的直流电力的升压功能，相对于100V的电压值的交流电力的输入，在正侧配线4和负侧配线5之间输出大概380V程度的直流电力，通过室内外连接配线20被输入到室外机101。

此处，在与实施方式2同样的条件下，使连接室内机与室外机之间的室内外连接配线20的长度为5m、存在90mΩ的电阻成分的情况下，从室内机向室外机输送380V的直流电力，同样使室外机以消耗电力1500W运转时，在室内外连接配线20中，正侧配线4和负侧配线5中流过大致3.95A的电流，根据图5所示的特性曲线图是约1.40W的电力损失。

本发明的实施方式4中，使室外机以消耗电力1500W运转的情况下，与现有的从室内机向室外机输送100V的交流电力的情况下的电力损失即约20.3W相比，达成了约18.9W的电力损失改善。

能够实现通过从工频电源导出更多的有效电力，对负载的设备供给较多的有效电力，从而能够增大设备的最大能力，且能够减少近年来逐渐成为问题的电源的高次谐波电流，满足电源高次谐波限制，并且最大限度地抑制了室内机与室外机之间的电力输送中产生的电力损失的节能性高的空气调节机。

（实施方式5）

接着，对于本发明的实施方式5参照附图说明。

本实施方式5中，如图8所示，是在室内机100内的交流直流电力转换部1中，仅设置输出供给到室内机控制电路7和室外机101的直流电力的PFC变换器电路23的结构。

输出供给到室内机控制电路7和室外机101的直流电力的PFC变换器电路23，具备通过开关元件56接通时的经由电抗器54和第二二极管电桥55流动的电流来改善交流电力的功率因数的功能，和通过控制开关元件56的接通和断开的时刻，使输出的直流电力的电压升压的功能。

对PFC变换器电路23输入100V的电压值的交流电力时，输出大概380V程度的直流电力，该直流电力通过正侧配线2和负侧配线3被输入到室内机控制电路7，通过正侧配线4和负侧配线5被输入到室外机101。

根据上述结构，本实施方式5中，也能够获得与实施方式4同样的效果，且通过使交流直流电力转换部1中的电路部件为最小限度，能够实现设备的小型化、低成本化。

（实施方式6）

接着，对于本发明的实施方式6参照附图说明。

本实施方式6中，在表示实施方式4的图7和表示实施方式5的图8所示的结构的空气调节机中，在室内机控制电路7中设置有进行与室外机控制电路31的数据发送接收的室内通信电路8，在室外机控制电路31中设置有进行与室内机控制电路7的数据发送接收的室外通信电路32。室外通信电路32将与压缩机的驱动状态相关的数据发送到室内通信电路8，室内机控制电路7基于关于接收到的压缩机的驱动状态的数据控制PFC变换器电路23的升压和停止的动作。

通常，在空气调节机中如步骤1至步骤4的流程所示，根据用遥控器等设定的设定温度和各种温度传感器的温度数据对压缩机的指示转速进行运算，将该数据发送到室外机进行压缩机的转速控制。

进而，本发明的实施方式6中，在步骤5从室外机侧向室内机侧发送关于实际的压缩机的驱动状态的实际转速和异常数据，在接收到该数据的室内机侧如步骤6至步骤8所示地进行PFC变换器电路的停止判断和升压电压值的运算，控制开关元件的动作。

由此，能够与室外机侧的压缩机的驱动状态相应地控制室内机侧的PFC变换器电路的动作，所以能够实现附加了总是进行出于节能性和安全性观点的最佳运转的功能的空气调节机。

第一本发明，在由室内机和具备压缩机的室外机构成的、用室内机接受来自工频电源的交流电力的分体型的空气调节机中，其特征在于，构成为将来自工频电源的交流电力用室内机中配置的交流直流电力转换部转换为直流电力。将用交流直流电力转换部转换后的直流电力供给到室内机控制电路，且将直流电力通过连接室内机与室外机的室内外连接配线对室外机输电，使室外机控制电路和压缩机驱动用逆变器动作。

第二本发明的特征在于，第一本发明的交流直流电力转换部包括：将来自工频电源的交流电力转换为直流电力供给到室内机控制电路的平滑整流电路；和无源型变换器电路，其将来自工频电源的交流电力转换为直流电力并供给到室外机控制电路和压缩机驱动用逆变器而使其动作。

由此，能够实现改善来自工频电源的交流电力的功率因数，并且最大限度地抑制了室内机与室外机之间的电力输送中产生的电力损失的节能性高的空气调节机。

第三本发明的特征在于，第一本发明的交流直流电力转换部包括无源型变换器电路，该无源型变换器电路将来自工频电源的交流电力转换为直流电力并供给到室内机控制电路、室外机控制电路和压缩机驱动用逆变器而使其动作。

由此，能够实现产品整体的部件数量削减和电子基板的小型化、成本降低得以实现，改善来自工频电源的交流电力的功率因数，并且最大限度地抑制了室内机与室外机之间的电力输送中产生的电力损失的节能性高的空气调节机。

第四本发明的特征在于，第一本发明的交流直流电力转换部包括：将来自工频电源的交流电力转换为直流电力供给到室内机控制电路的平滑整流电路；和PFC变换器电路，其将来自工频电源的交流电力转换为直流电力并供给到室外机控制电路和压缩机驱动用逆变器而使其动作，且同时具有在转换为直流电力时改善输入的交流电力的功率因数的功能和使输出的直流电力的电压升压的功能。

由此，能够实现改善来自工频电源的交流电力的功率因数，即使对产品的输入电流较大也满足电源高次谐波限制，并且最大限度地抑制了室内机与室外机之间的电力输送中产生的电力损失的节能性高的空气调节机。

第五本发明的特征在于，第一本发明的交流直流电力转换部包括PFC变换器电路，该PFC变换器电路将来自工频电源的交流电力转换为直流电力并供给到室内机控制电路、室外机控制电路和压缩机驱动用逆变器而使其动作，且同时具有在转换为直流电力时改善输入的交流电力的功率因数的功能和使输出的直流电力的电压升压的功能。

由此，能够实现产品整体的部件数量削减和电子基板的小型化、成本降低得以实现，改善来自工频电源的交流电力的功率因数，即使对产品的输入电流较大也满足电源高次谐波限制，并且最大限度地抑制了室内机与室外机之间的电力输送中产生的电力损失的节能性高的空气调节机。

第六本发明，在第四或第五本发明中的任一项发明中，特征在于，室内机控制电路中具备进行与室外机控制电路的数据发送接收的室内通信电路，室外机控制电路中具备进行与室内机控制电路的数据发送接收的室外通信电路，从室外通信电路向室内通信电路发送关于压缩机的驱动状态的数据，基于室内机控制电路接收到的关于压缩机的驱动状态的数据控制PFC变换器电路的升压和停止的动作。

由此，能够与室外机侧的压缩机的驱动状态相应地控制室内机侧的PFC变换器电路的动作，所以能够实现附加了总是进行出于节能性和安全性的观点的最佳运转的功能的空气调节机。

以上，说明了本发明的各种实施方式，但本发明不限于上述实施方式中所示的事项，本领域技术人员基于说明书的记载和公知的技术对其变更、应用也是本发明预计之内的，包括在要求保护的范围内。

产业上的利用可能性

本发明不限于空气调节机，能够应用于使设备与将来自工频电源的交流电力对住宅和高楼内配电的系统连接的所有电设备。

附图符号说明

Claims

1.一种空气调节机，其特征在于：

其为分体型的空气调节机，包括室内机和具备压缩机的室外机，在室内机接受来自工频电源的交流电力，

将来自工频电源的交流电力用配置在所述室内机中的交流直流电力转换部转换为直流电力，

将用所述交流直流电力转换部转换后的直流电力供给到室内机控制电路，且将所述直流电力通过连接所述室内机与所述室外机的室内外连接配线对所述室外机输电，使室外机控制电路和压缩机驱动用逆变器动作，

所述交流直流电力转换部，使经由所述室内外连接配线输送到所述室外机的直流电力的电压为来自工频电源的交流电力的电压以上。

2.如权利要求1所述的空气调节机，其特征在于：

所述交流直流电力转换部包括：

将来自所述工频电源的交流电力转换为直流电力供给到所述室内机控制电路的平滑整流电路；和

无源型变换器电路，其将来自所述工频电源的交流电力转换为直流电力并供给到所述室外机控制电路和所述压缩机驱动用逆变器而使其动作。

3.如权利要求1所述的空气调节机，其特征在于：

所述交流直流电力转换部包括无源型变换器电路，该无源型变换器电路将来自所述工频电源的交流电力转换为直流电力并供给到所述室内机控制电路、所述室外机控制电路和所述压缩机驱动用逆变器而使其动作。

4.如权利要求1所述的空气调节机，其特征在于：

所述交流直流电力转换部包括：

PFC变换器电路，其将来自所述工频电源的交流电力转换为直流电力并供给到所述室外机控制电路和所述压缩机驱动用逆变器而使其动作，且同时具有在转换为直流电力时改善输入的交流电力的功率因数的功能和使输出的直流电力的电压升压的功能。

5.如权利要求1所述的空气调节机，其特征在于：

所述交流直流电力转换部包括PFC变换器电路，该PFC变换器电路将来自所述工频电源的交流电力转换为直流电力并供给到所述室内机控制电路、所述室外机控制电路和所述压缩机驱动用逆变器而使其动作，且同时具有在转换为直流电力时改善输入的交流电力的功率因数的功能和使输出的直流电力的电压升压的功能。

6.如权利要求4或5所述的空气调节机，其特征在于：

所述室内机控制电路中具备进行与所述室外机控制电路的数据发送接收的室内通信电路，

所述室外机控制电路中具备进行与所述室内机控制电路的数据发送接收的室外通信电路，

从所述室外通信电路向所述室内通信电路发送关于所述压缩机的驱动状态的数据，基于所述室内机控制电路接收到的关于所述压缩机的驱动状态的数据控制所述PFC变换器电路的升压和停止的动作。