JP2007064561A - Air conditioner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、空気調和機に関する。 The present invention relates to an air conditioner.
現在日本国内では、ビル等の大きな電力を消費する建物においては、三相200Vの電源が用いられることが一般的である。但し、希にではあるが、エレベータ等のように大電力を消費する設備機器を備えたビルにおいては、受電設備として三相200Vではなく三相400Vが電源として用いられる場合もある。一方、ヨーロッパにおいても日本国内と同様、三相200V或いは400Vの電源の両方の電源が用いられているが、ヨーロッパでは日本よりもより広い範囲で三相400Vの電源が使用されている。 Currently in Japan, a three-phase 200V power supply is generally used in buildings that consume large amounts of power, such as buildings. However, in rare cases, a building equipped with equipment that consumes a large amount of power, such as an elevator, may use a three-phase 400V as a power source instead of a three-phase 200V. On the other hand, in Europe, as in Japan, both three-phase 200V or 400V power supplies are used. In Europe, a three-phase 400V power supply is used in a wider range than Japan.
このため、一般的に日本国内向けには主に三相200Vを電源として使用する空気調和機がラインナップされ、ヨーロッパ等海外向けには、三相200V及び三相400Vを電源として使用する空気調和機がラインナップされている。但し、三相200Vの電源を使用する空気調和機と三相400Vの電源を使用する空気調和機とでは、これら空気調和機を構成する電気部品がそれぞれの電源電圧に対応させて製造されているため、同一の電気部品を使用して両方の電源に対応することができる空気調和機を製造することは困難である。 For this reason, air conditioners that use three-phase 200V as a power source are generally lined up for use in Japan, and air conditioners that use three-phase 200V and three-phase 400V as power sources for overseas markets such as Europe. Is lineup. However, in an air conditioner that uses a three-phase 200V power supply and an air conditioner that uses a three-phase 400V power supply, the electrical components that make up the air conditioner are manufactured in accordance with the respective power supply voltages. Therefore, it is difficult to manufacture an air conditioner that can handle both power sources using the same electrical component.
ここで、ヨーロッパにおける三相400Vの電源の場合、三相電源線の他にニュートラル相を備えた三相4線式が標準化されている(特許文献1参照)。このため、三相400Vの電源に対応する空気調和機は、制御回路、ファンモータ、電動弁等の小電力電気部品については、三相電源のいずれか一相とニュートラル相間の交流単相200Vを利用することで、日本国内で使用されているのと同じの三相200Vを電源として使用する空気調和機内に設けられる部品と同じ部品の使用を可能としている。すなわち、これらの小電力電気部品は、三相400Vの電源に対応した耐圧の高い高価な部品を使用することなく、単相200Vに対応した部品の使用を可能としている。
しかしながら、日本国内の三相400Vの電源を使用する建物では、上述したニュートラル相の端子が設けられていることが非常に少ない。このため、日本国内の三相400Vの設備に三相200Vの電源を使用する空気調和機を設置する場合には、三相400Vの電源を降圧トランスにより三相200Vに降圧し空気調和機の電源としていた。この方法によれば、空気調和機は、日本国内向けの一般品である三相200Vの電源を使用する空気調和機をそのまま使用することができるため、空気調和機の設計を全く変更することなく三相400Vの電源に対応することができる。 However, in a building using a three-phase 400V power source in Japan, the above-described neutral phase terminals are rarely provided. For this reason, when installing an air conditioner that uses a three-phase 200V power source in a three-phase 400V facility in Japan, the three-phase 400V power source is stepped down to a three-phase 200V by a step-down transformer. I was trying. According to this method, the air conditioner can use an air conditioner that uses a three-phase 200V power supply, which is a general product for use in Japan, without changing the design of the air conditioner at all. It can correspond to a three-phase 400V power supply.
しかしながら、三相400Vの電源を使用する建物で用いられる空気調和機は、大容量、大能力のものであり、その電流容量も数十A程度を必要とする。そのため、400Vから200Vへ降圧するトランスは、きわめて大きな容量を必要とし、サイズも大きく、重量においては空調機本体よりも重くなり、200kgを超えるものとなる。従って、例えば、降圧トランスを空気調和機の室外機周辺に設置しなければならない、或いは、屋上の耐荷重制限のある建物では設置自体が困難となる等、降圧トランスの設置場所が制限されることが多く、かつ、防水、感電及び漏電防止などの手だてを施す必要があることから、降圧トランス自体が高価なものとなってしまう。そのため、三相400Vの設備に三相200Vの電源を使用する空気調和機を上述の降圧トランスを用いて使用するには、様々な困難がある。 However, an air conditioner used in a building that uses a three-phase 400 V power source has a large capacity and a large capacity, and its current capacity requires about several tens of A. Therefore, a transformer that steps down from 400 V to 200 V requires a very large capacity, is large in size, and is heavier than the air conditioner body in weight, exceeding 200 kg. Therefore, for example, the step-down transformer must be installed in the vicinity of the outdoor unit of the air conditioner, or the installation location of the step-down transformer is limited, for example, it is difficult to install in a building with a load resistance on the roof. In many cases, it is necessary to take measures such as waterproofing, electric shock prevention and leakage prevention, so that the step-down transformer itself becomes expensive. Therefore, there are various difficulties in using an air conditioner that uses a three-phase 200V power source for a three-phase 400V facility using the above-described step-down transformer.
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、三相中性点トランスを備えることにより、降圧トランスを用いる必要がなく、また、特別に耐圧の大きな部品を使用したり高電圧対応のための絶縁強化等を施すことなく、日本国内の三相400Vの電源を使用する建物においても使用することができる空気調和機を提供することである。 The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to provide a three-phase neutral point transformer, so that it is not necessary to use a step-down transformer. It is an object to provide an air conditioner that can be used even in buildings that use a three-phase 400 V power source in Japan without using or reinforcing insulation for high voltage.
本発明の実施の形態に係る特徴は、空気調和機において、三相400Vの交流電源に接続され、前記三相交流電源の中性点を出力するニュートラル相を具備する三相中性点トランスを備え、前記三相中性点トランスから出力される、ニュートラル相と前記三相交流電源のいずれかの相との間の電力を小電力電気機器に供給する手段と、前記三相中性点トランスを介して前記三相交流電源からの電力を圧縮機に供給し駆動する手段とを備える。 According to an embodiment of the present invention, in an air conditioner, a three-phase neutral point transformer having a neutral phase connected to a three-phase 400 V AC power source and outputting a neutral point of the three-phase AC power source is provided. Means for supplying power between a neutral phase and one of the phases of the three-phase AC power source to a low-power electric device output from the three-phase neutral point transformer, and the three-phase neutral point transformer And means for supplying power from the three-phase AC power source to the compressor and driving the compressor.
本発明によれば、三相中性点トランスを備えることにより、降圧トランスを用いる必要がなく、また、特別に耐圧の大きな部品を使用したり高電圧対応のための絶縁強化等を施すことなく、日本国内の三相400Vの電源を使用する建物においても使用することができる空気調和機を提供することができる。 According to the present invention, by including a three-phase neutral point transformer, there is no need to use a step-down transformer, and there is no need to use a part with a particularly high withstand voltage or to provide insulation reinforcement for high voltage. It is possible to provide an air conditioner that can be used in buildings that use a three-phase 400 V power source in Japan.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第1の実施の形態)
図1に示すように、本発明の実施の形態に係る空気調和機1は、三相400V交流電源2に接続され、この三相交流電源2から電源電圧が供給され駆動される室外機3を備える。室外機3内には、A/C端子台31と、このA/C端子台31のニュートラル相出力端子Nに接続するためのニュートラル出力端子Naを備える三相中性点トランス4が設けられている。通常、A/C端子台31は左側が入力(電源側)端子で、右側が出力(負荷)側端子となるが、接続の簡素化のため、三相中性点トランス4のニュートラル出力端子NaはA/C端子台31のニュートラル出力端子Nに接続されている。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, an
さらに室外機3内には、三相交流電源2から電源電圧が供給され駆動される圧縮機駆動部5と、三相中性点トランス4から出力されるニュートラル出力をA/C端子台31のニュートラル出力端子Nを介して受け取り、このニュートラル出力と三相交流電源2のいずれかの相との間の電圧が供給され駆動される小電力電気機器6とを備える。
Further, in the
三相400Vの交流電源2は、3つの相R、T、Sを有し、それぞれの相がA/C端子台31を介して三相中性点トランス4に入力される。これら3相の各相相互間にはそれぞれ400Vの電圧(相間電圧)が印加される。三相中性点トランス4は、三相交流電源2から入力された三相R、T、Sを出力する端子と、これら三相の中性点を出力するニュートラル出力端子Naとを備える。この三相中性点トランス4は図2に示すように、三相交流電源2から入力された三相R、T、Sが同一仕様の巻線を経てY形結線され、その中央接続点からニュートラル出力端子Naが引き出される。この三相中性点トランス4の電流容量としてはニュートラル出力端子Naを流れる電流容量をカバーできればよいため、重量は20kg未満の小形のトランスとなる。なお、ニュートラル出力端子Naと各相間の電圧はそれぞれ交流230Vとなる。
The three-phase 400V AC power supply 2 has three phases R, T, and S, and each phase is input to the three-phase
図1に戻り、室外機3の電源入力端子は、A/C端子台31に設けられたR、T、S及びニュートラル入力端子Nからなり、三相交流電源2からの電力がこのA/C端子台31を通して室外機3に入力されている。このうち、電源入力端子R、T、Sが三相交流電源2のR、T、Sの各相に接続される。三相交流電源2にニュートラル出力があれば、ニュートラル入力端子Nに接続されるが、本実施の形態のようにニュートラル出力がない場合、その代わりに三相中性点トランス4が用いられる。この場合、三相中性点トランス4のニュートラル出力端子NaがA/C端子台31のニュートラル出力端子Nに接続される。A/C端子台31のR、T、S、Nの各相からは、室外機3内に設けられている圧縮機駆動部5及び小電力電気機器6にそれぞれ電力が供給される。
Returning to FIG. 1, the power input terminal of the
A/C端子台31は、例えば図3に示すような形状をしており、向かって左側からR、T、S、Nの各相の電源入力端子となる。A/C端子台31の右側のR、T、Sの各相の電源出力端子は三相中性点トランス4および圧縮機駆動部5とにそれぞれ接続される。なお、N相入力端子に誤って400Vの電源のいずれかの相を接続すると故障するため、誤って接続しないように端子台の横に注意銘板を取り付けることが望ましい。
The A /
圧縮機駆動部5は、三相全波整流回路51、インバータ52及び圧縮機53からなる。A/C端子台31を介して三相交流電源2から直接供給されるR、T、S各相の出力は、三相全波整流回路51で直流に整流され、この直流出力がインバータ52の電源となる。インバータ52は、入力された直流出力を三相交流に変換して圧縮機53に供給し、圧縮機53を可変速駆動する。
The
小電力電気機器6は、制御回路61、電動膨張弁63、四方弁コイル64、ファンモータ68等からなり、これらはニュートラル出力端子Nと三相交流のいずれか1相(図2ではS相)を電源として駆動されるように構成される。すなわち、これらの小電力電気機器6には、ニュートラル出力端子NとS相との間で印加される単相交流230Vの電源電圧が印加される。
The low-power electric device 6 includes a
制御回路61は、室外機3内の各機器を駆動する指令を出し、例えば、圧縮機53はインバータ52に入力される制御回路61からの制御指令に基づいて駆動されることになる。この制御回路61には、ニュートラル出力端子NとS相からの電力がDC/DCコンバータ62を介して供給されている。
The
また、パルスモータによって駆動される電動膨張弁63にもニュートラル端子NとS相からの電力がDC/DCコンバータ62を介して供給されており、制御回路61からの制御信号に基づいて弁の開度が制御される。
The
ニュートラル出力端子Nと三相交流R、T、Sのいずれか1相(図2ではS相)との間には、冷暖房切換時の冷媒の流れの方向を切り替える四方弁を駆動する四方弁コイル64が四方弁リレー65を介して接続されている。この四方弁リレー65は制御回路61からの制御信号によって入切が切り替えられる。
A four-way valve coil that drives a four-way valve that switches the direction of refrigerant flow when switching between cooling and heating between the neutral output terminal N and one of the three-phase alternating currents R, T, and S (phase S in FIG. 2) 64 is connected through a four-way valve relay 65. This four-way valve relay 65 is switched on / off by a control signal from the
また、ニュートラル出力端子Nと図2におけるS相とからの出力は、単相全波整流回路66によって直流に整流される。整流された直流電源は、ファンを駆動するファン用インバータ67に供給されることで可変周波数出力交流にさらに変換され、ファンモータ68を可変速駆動する。
Further, the output from the neutral output terminal N and the S phase in FIG. 2 is rectified to a direct current by the single-phase full-
本実施の形態における空気調和機1の構成は上記の通りであるが、この空気調和機1に対して交流電源2が投入されると、A/C端子台31の電源入力端子R、T、S間にそれぞれ400Vの電圧が印加され、室外機3内の圧縮機53が駆動される。また、三相中性点トランス4によりニュートラル出力端子NとS相との間には230Vの電圧が印加され、それが制御用及び駆動用として取り込まれて、小電力電気機器6を構成する制御回路61や電動膨張弁63、四方弁コイル64、ファンモータ68等を駆動させる。
The configuration of the
すなわち、これら小電力電気機器6には、ニュートラル出力端子N及び本実施の形態においてはS相との間に印加される230Vが印加されることになり、三相交流電源2が400Vのものであったとしても400Vもの電圧が印加されるわけではない。そのため、三相400Vの空気調和機においても三相200Vの空気調和機に設けられる200V用の小電力電気機器を組み込むこととすれば、400V用の小電力電気機器を別途用意する必要がなくなり、三相400Vの空気調和機と三相200Vの空気調和機とで小電力電気機器を共用することが可能となる。 That is, 230V applied between the neutral output terminal N and the S phase in this embodiment is applied to these low-power electric devices 6, and the three-phase AC power source 2 is 400V. Even if it exists, the voltage of 400V is not necessarily applied. Therefore, if a 200V low-power electric device provided in a three-phase 200V air conditioner is incorporated in a three-phase 400V air conditioner, there is no need to separately prepare a 400V low-power electric device. It becomes possible to share the low-power electric equipment between the three-phase 400V air conditioner and the three-phase 200V air conditioner.
さらに、この三相中性点トランス4は、小形のため、室外機筐体内に収納することも可能である。すなわち、図4に示すように室外機3の内部に三相中性点トランス4が収納されている。室外機3は通常屋外に設置され、その内部が上部に配置される熱交換器室3aと水平に配置された仕切板(図示しない)の下部に設けられた機械室3bにより構成される。この機械室3bには、特に雨水に弱い圧縮機53やインバータ52、小電力電気機器6の一部が収納される。このため、室外機3の機械室3bは降雨等に対応するべく厳重に防水対策が施されている。そのため、かかる室外機3の機械室3b内部に三相中性点トランス4を収納することで、三相中性点トランス4自体に厳重な防水対策を施す必要がなくなる。
Further, since the three-phase
このように、三相交流電源2から供給される400Vの電圧を三相中性点トランス4によりニュートラル出力を出力するようにすることで、三相400Vの空気調和機においても小電力電気機器6を構成する機器は全て単相200Vで用いられる部品を使用することができる。なお、単相200Vで用いられる部品は一般に単相230Vでも使用可能である。そのため、大型の降圧トランスを用いる必要がない。また、三相200V用の空気調和機で使用される部品を三相400Vの空気調和機においても使用できるため、部品の共通化を図ることができ、特別に耐圧の大きな部品を使用し、高電圧対応のための絶縁強化等を施す必要もなくなることから、日本国内の三相400Vの電源を使用する建物においても使用することができる空気調和機を提供することが可能となる。さらに三相中性点トランス4を室外機3の内部に収納することで、三相中性点トランス4自体の防水対策が簡易で済み、効果的に短絡等の障害を減らすことが可能となる。
In this way, the 400 V voltage supplied from the three-phase AC power supply 2 is output by the three-phase
なお、この発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, you may combine the component covering different embodiment suitably.
1 空気調和機
2 三相400V交流電源
3 室外機
4 三相中性点トランス
5 圧縮機駆動部
6 小電力電気機器
31 A/C端子台
53 圧縮機
61 制御回路
63 電動膨張弁
64 四方弁コイル
68 ファンモータ
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WO2009119602A1 (en) * | 2008-03-24 | 2009-10-01 | ダイキン工業株式会社 | Power supply device, outdoor unit, and air conditioner |
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2005
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