(57)【要約】【課題】Ｎ相（Ｎ＋１）線式の電源に対応した負荷に対してＮ相Ｎ線式の電源を適用できるとともに、異電圧に対応できる電源供給装置を提供する。【解決手段】電源Ｅ１の出力線は、三相全波整流回路３１を介してインバータ３２，３３へと接続される。また、電源Ｅ１からの出力線がトランス２０に接続されている。トランスはコイル２１〜２３を備えている。コイル２１〜２３は一端がそれぞれ電源Ｅ１の出力線に接続され、他端が共通して中性点ＮＰに接続されている。コイル２１，２２，２３の途中からタップを介して出力線が引き出されている。当該出力線と中性点ＮＰとの間の電圧がそれぞれ負荷５０に供給される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前記Ｎ相の一次側巻線（２１〜２３）と、前記一次側巻線と磁気的に結合され、前記一次巻線の巻数とはその巻数が異なるＮ相の二次側巻線（２４，２５）とを有し、前記一次側巻線及び前記二次側巻線の少なくとも何れか一方から中性点（Ｎ）が引き出されたトランス（２０）を備える、電源供給装置。
【請求項２】
前記一次側巻線の巻数は前記二次側巻線の巻数よりも大きい、請求項１に記載の電源供給装置。
【請求項３】
前記二次側巻線（２４〜２６）に設けられる接続点（２４１，２５１，２６１）と、
前記接続点から引き出された出力線（２７Ｒ，２７Ｓ，２７Ｔ）と
を更に備える、請求項１又は２に記載の電源供給装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一つに記載の電源供給装置を備える、室外機。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか一つに記載の電源供給装置を備える、空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源供給装置、室外機及び空気調和機に関し、特にＮ相（Ｎ＋１）線式の電源に対応した負荷に対して、Ｎ相Ｎ線式の電源を適用する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、３相４線式の電源に対応した空気調和機に対して、３相３線式の電源を適用する技術が記載されている。空気調和機は中性点を有するトランスを備えている。トランスは３相３線式の電源と接続されている。そして、トランスの中性点から引き出した出力線と、３相３線式の電源の出力線の一つとの間の電圧が、負荷に供給されている。
【０００３】
図６は、３相３線式の電源に対応した室外機の構成を示している。室外機１００は、端子台１１０と、トランス１２０と、負荷１３０，１４０とを備えていえる。３相３線式の電源Ｅ１は端子台１１０を介して負荷１３０及びトランス１２０と接続されている。負荷１３０は例えばインバータと、インバータによって制御される圧縮機モータとを備えている。負荷１３０には電源Ｅ１の交流電圧が変圧されることなく供給される。トランス１２０は電源Ｅ１からの交流電圧を所望の交流電圧に変換して、負荷１４０に供給する。負荷１４０は例えば電磁弁などを制御する制御回路を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−６４５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、電源電圧の異なる地域では、負荷に供給される電圧が負荷の許容範囲外となる場合がある。
【０００６】
そこで、本発明は、Ｎ相（Ｎ＋１）線式の電圧に対応した負荷に対してＮ相Ｎ線式の電源を用いることができつつも、異なる電源電圧にも対応できる電源供給装置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】
【０００７】
本発明に係る電源供給装置の第１の態様は、Ｎ相の一次側巻線（２１〜２３）と、前記一次側巻線と磁気的に結合され、前記一次巻線の巻数とはその巻数が異なるＮ相の二次側巻線（２４，２５）とを有し、前記一次側巻線及び前記二次側巻線の少なくとも何れか一方から中性点（Ｎ）が引き出されたトランス（２０）を備える。
【０００８】
本発明に係る電源供給装置の第２の態様は、第１の態様に係る電源供給装置であって、前記一次側巻線の巻数は前記二次側巻線の巻数よりも大きい。
【０００９】
本発明に係る電源供給装置の第３の態様は、第１または第２の態様に係る電源供給装置であって、前記二次側巻線（２４〜２６）に設けられる接続点（２４１，２５１，２６１）と、前記接続点から引き出された出力線（２７Ｒ，２７Ｓ，２７Ｔ）とを更に備える。
【００１０】
本発明に係る室外機の第１の態様は、第１乃至第４のいずれか一つの態様に係る電源供給装置を備える。
【００１１】
本発明に係る空気調和機の第１の態様は、第１乃至第４のいずれか一つの態様に係る電源供給装置を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る電源供給装置の第１の態様によれば、Ｎ相Ｎ線式の交流電源と一次巻線とを接続し、中性点及び二次巻線の出力から引き出した線を負荷に接続することで、Ｎ相Ｎ＋１線式の交流電源に対応した負荷であってもＮ相Ｎ線式の交流電源を用いることができ、また交流電源の電圧を昇圧又は降圧して負荷に供給できるので、異なる電源電圧に対応することができる。
【００１３】
本発明に係る電源供給装置の第２の態様によれば、国外の三相交流電源の電源電圧は、４１５Ｖ、４６０Ｖ、４８０Ｖと、日本国内で使用される商用電源よりも高い。また、発電所の近くで供給される電源電圧は高くなる。トランスは電源電圧を降圧して負荷に供給するので、他国や発電所の近くでも、適切な電圧を負荷に供給することができる。
【００１４】
本発明に係る電源供給装置の第３の態様によれば、中性点と出力線との間に、二次巻線の全体から出力される電圧とは異なる電圧を出力することができる。
【００１５】
本発明に係る室外機の第１の態様によれば、室外機に搭載され、電源供給装置によって電源が与えられる負荷がＮ相（Ｎ＋１）線式の電源に対応していても、Ｎ相Ｎ線式の電源を用いることができる。
【００１６】
本発明に係る空気調和機の第１の態様によれば、空気調和機に搭載され、電源供給装置によって電源が与えられる負荷がＮ相（Ｎ＋１）線式の電源に対応していても、Ｎ相Ｎ線式の電源を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】空気調和機の概念的な構成の一例を示す図である。
【図２】電源供給装置を備える室外機の概念的な構成の一例を示す図である。
【図３】電源供給装置を備える室外機の概念的な構成の他の一例を示す図である。
【図４】電源供給装置を備える室外機の概念的な構成の他の一例を示す図である。
【図５】電源供給装置を備える室外機の概念的な構成の他の一例を示す図である。
【図６】従来の電源供給装置の構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本電源供給装置が搭載される一例として空気調和機を挙げる。図１はかかる空気調和機の概念的な構成の一例を示している。空気調和機は室外機１と、室内機２と、リモートコントローラ３とを備えている。室外機１は室内機２と通信し、室内機２はリモートコントローラ３と通信する。
【００１９】
室外機１と、室内機２とは図示せぬ冷媒回路を備えている。そして、ユーザによるリモートコントローラ３への操作入力に基づいて、室外機１及び室内機２が相まって、冷媒回路に冷媒を循環させて冷媒の潜熱を利用して室内の温度を調整する。
【００２０】
図２は、本電源供給装置を用いた室外機１の概念的な構成の一例を示している。なお、本電源供給装置は必ずしも室外機１に設けられる必要はなく、室内機２に設けられてもよい。室外機１は、端子台１０と、トランス２０と、第１電気要素部３０と、第２電気要素部４０と、圧縮機モータ３６と、ファンモータ３７と、電磁弁４４とを備えている。
【００２１】
端子台１０は例えば第１乃至第６の接続端を備えている。第１乃至第３の接続端１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔと、第４乃至第６の接続端１２Ｒ，１２Ｓ，１２Ｔとはそれぞれ相互に電気的に接続されている。そして、第１乃至第３の接続端１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔには３相３線式の電源Ｅ１の出力線がそれぞれ接続される。また、第４乃至第６の接続端１２Ｒ，１２Ｓ，１２Ｔは第１電気要素部３０及びトランス２０に各々接続されている。これによって、３相３線式の電源Ｅ１からの三相交流が電気要素部３０及びトランス２０に供給される。
【００２２】
トランス２０は、Ｎ相の一次巻線と、当該一次側巻線と磁気的に結合され、当該一次巻線の巻数とはその巻数が異なるＮ相の二次側巻線とを有し、一次側巻線及び二次側巻線の少なくとも何れか一方から中性点が引き出されている。以下、具体的な一例について説明する。トランス２０は、例えばコイル２１〜２３と、中性点ＮＰとを備えている。コイル２１〜２３の一端はそれぞれ端子台１０を介して電源Ｅ１に接続されている。他端は中性点ＮＰで共通して接続されている。言い換えるとコイル２１〜２３は星形結線されている。そして、中性点ＮＰから出力線２７Ｎが引き出され、コイル２１，２２，２３の途中から例えばタップを介して出力線２７Ｔ，２７Ｓ，２７Ｒがそれぞれ引き出されている。
【００２３】
このようなトランス２０において、コイル２１〜２３は一次側巻線と、コイル２１のうち中性点ＮＰとタップとの間のコイル２４及びコイル２２のうち中性点ＮＰとタップとの間のコイル２５、及びコイル２３のうち中性点ＮＰとタップとの間のコイル２６は二次側巻線と把握できる。中性点ＮＰは一次側巻線及び二次側巻線の両方に設けられていると把握できる。
【００２４】
また一次巻線の巻数は二次巻線の巻数と異なっており、例えば一次巻線の巻数は二次巻線の巻数より多い。つまり、トランス２０は端子台１０を介して入力される電源Ｅ１からの三相交流電圧を降圧している。なお、降圧に限らず、三相交流を昇圧してもよい。言い換えれば、二次巻線の巻数が一次巻線の巻数よりも多くても構わない。
【００２５】
第１電気要素部３０は、例えば三相全波整流回路３１と、インバータ３２，３３と、ＡＣ／ＤＣコンバータ３４と、制御回路３５とを備えている。
【００２６】
三相全波整流回路３１は、端子台１０を介して入力される三相交流電圧を直流電圧に変換してインバータ３２，３３に出力する。
【００２７】
インバータ３２は当該直流電圧を所望の交流電圧に変換して圧縮機モータ３６に供給する。インバータ３３は当該直流電圧を所望の交流電圧に変換してファンモータ３７に供給する。インバータ３２，３３の動作は制御回路３５によって制御される。
【００２８】
ＡＣ／ＤＣコンバータ３４は、トランス２０の中性点ＮＰから引き出された出力線２７Ｎと、例えばコイル２３の途中からタップを介して引き出された出力線２７Ｒとの間の単相交流電圧が入力される。そして、当該単相交流電圧を所望の直流電圧に変換して制御回路３５へと出力する。
【００２９】
制御回路３５はＡＣ／ＤＣコンバータ３４から入力される直流電圧を動作電源として動作し、インバータ３２，３３の動作を個別に制御する。
【００３０】
第２電気要素部４０は、全波整流回路４１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２と、制御回路４３とを備えている。
【００３１】
全波整流回路４１には中性点ＮＰから引き出された出力線２７Ｎと、例えばコイル２１の途中からタップを介して引き出された出力線２７Ｔと、コイル２２の途中から引き出された出力線２７Ｓとの間の三相交流電圧が入力される。そして、当該三相交流電圧を整流して直流電圧に変換し、これをＤＣ／ＤＣコンバータ４２へと出力する。
【００３２】
ＤＣ／ＤＣコンバータ４２は当該直流電圧を所望の直流電圧に変換して制御回路４３へと出力する。
【００３３】
制御回路４３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２から入力される直流電圧を動作電源として動作し、例えば電磁弁４４の開度を調節したり、室内機２との通信（図１も参照）を行う。
【００３４】
電磁弁４４には、中性点ＮＰから引き出された出力線２７Ｎと、例えばコイル２１の途中からタップを介して引き出された出力線２７Ｔとの間の単相交流電圧が動作電源として入力される。
【００３５】
このような室外機１において、ＡＣ／ＤＣコンバータ３４、制御回路３５、全波整流回路４１、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２、制御回路４３からなる部分（以下、負荷５０と呼ぶ）は、電源Ｅ１のＲ相、Ｓ相、Ｔ相をそれぞれ変圧したＲ’相、Ｓ’相、Ｔ’相と、中性相Ｎ相とが入力される。つまり、負荷５０は３相４線式の電圧に対応している。また、第１電気要素部３０と第２電気要素部４０から成る部分も３相４線式の電圧に対応している、とも把握できる。本室外機１においては、トランス２０が中性点ＮＰを生成して中性相Ｎ相を出力しているので、３相３線式の電源Ｅ１を、３相４線式の負荷５０を有する室外機１に接続することができる。
【００３６】
また、トランス２０は、電源Ｅ１の相電圧（中性点ＮＰの電位を基準電位とする）を変圧する。そして、変圧された電圧が、ＡＣ／ＤＣコンバータ３４を介して制御回路３５に、全波整流回路４１、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２を介して制御回路４３にそれぞれ供給される。よって、トランス２０の変圧率を適宜に設定することで、電源Ｅ１が出力する三相交流電圧の大小に拘わらず、ＡＣ／ＤＣコンバータ３４、全波整流回路４１に適切な電圧を供給でき、ひいては制御回路３５，４３に適切な電圧を供給できる。
【００３７】
以上のように、３相４線式の電圧に対応した負荷５０（又は第１電気要素部３０及び第２電気要素部４０）に対して、３相３線式の電源Ｅ１を用いることができる共に、異なる電源電圧に対応することができる。
【００３８】
例えば、トランス２０の出力が与えられる負荷５０の動作電圧の範囲が１７０Ｖ〜２６４Ｖとする。
【００３９】
欧州地域における一般的な、線間電圧の変動が３８０Ｖ〜４１５Ｖである４００Ｖ系電源を電源Ｅ１と仮定する。負荷変動を考慮して、変動の下限値の８５％と上限値の１１０％を電源Ｅ１の変動範囲であると仮定すると、当該変動範囲は３２３Ｖ〜４５６Ｖである。このとき、電源Ｅ１の相電圧（但し、基準電位は中性点ＮＰにおける電位）の変動範囲は、１８６．５Ｖ〜２６３．６Ｖであり、これは負荷５０の動作電圧範囲内である。
【００４０】
よって、当該４００Ｖ電源を用いる場合は、トランス２０によって変圧しなくてもよい。
【００４１】
一方、電源Ｅ１が例えば他国などで使用される４６０Ｖ系電源である場合、電源Ｅ１の線間電圧の変動は４１４Ｖ〜５０８Ｖである。このとき、トランス２０は電源Ｅ１からの交流電圧を例えば８７％に降圧して出力するとよい。これによって、線間電圧の変動範囲を３６０Ｖ〜４４１Ｖとすることができる。このとき、相電圧の変動範囲は２０７Ｖ〜２５４Ｖである。これはトランス２０の負荷５０の動作電圧範囲内である。
【００４２】
以上のように、トランス２０の変圧率を適宜に設定することで、新規に負荷５０を開発することなく、従来の負荷５０を用いることができる。
【００４３】
特に、他国においては電源電圧が４６０Ｖ、４８０Ｖと、日本で使用される商用電源よりも高い場合が多い。また、発電所の近くで供給される電源電圧は高くなる。このような場合、トランス２０が適宜に電源電圧を降圧することで、他国や発電所の近くでも適切な電圧を負荷５０に供給できる。
【００４４】
なお、コイル２１，２２，２３に設けられるタップは固定されている場合のみならず、その位置が可変であってもよい。
【００４５】
また、トランス２０は必ずしも図２に示すような単巻式のトランスでなくてもよい。トランス２０は例えば図３に示すような復巻式のトランスであってもよい。図３は、電源供給装置のほかの一例を用いた室外機の概念的な構成を示している。図３に示す室外機においては、図１に示す室外機と比較してトランス２０の構成が異なっている。図３に示すトランス２０は、復巻式のトランスであって、一次巻線たるコイル２１〜２３と、二次巻線たるコイル２４〜２６とを備えている。
【００４６】
コイル２１〜２３はデルタ結線されている。具体的に説明すると、コイル２１の両端はそれぞれコイル２２，２３の一端と接続されている。コイル２２，２３の他端同士が相互に接続されている。そして、コイル２１〜２３の相互間の各々はそれぞれ端子台１０を介して電源Ｅ１と接続されている。
【００４７】
コイル２４〜２６はスター結線されている。具体的に説明すると、コイル２４〜２６は一端同士が中性点ＮＰで接続されている。コイル２４〜２６の他端からは出力線２７Ｒ，２７Ｓ，２７Ｔがそれぞれ引き出されている。中性点ＮＰからは出力線２７Ｎが引き出されている。
【００４８】
コイル２４〜２６の出力線２７Ｒ，２７Ｓ，２７Ｔはそれぞれ三相全波整流回路３１に入力されている。また、出力線２７Ｎ，２７Ｓ，２７Ｔは全波整流回路４１に入力され、出力線２７Ｒ，２７ＮはＡＣ／ＤＣコンバータ３４に入力される。
【００４９】
このような室外機であっても、図２に示す室外機と同様に、３相４線式の電源に対応した負荷５０（又は第１電気要素部３０及び第２電気要素部４０）に対して３相３線式の電源Ｅ１を用いることができる。また、トランス２０によって、電源電圧を降圧又は昇圧することができるので、電源Ｅ１が異なる電源電圧であっても、当該電源Ｅ１を室外機１に適用することができる。
【００５０】
また、トランス２０は、例えば一次巻線及び二次巻線がスター結線で構成されていてもよく、一次巻線がスター結線、二次巻線がデルタ結線で構成されていてもよい。
【００５１】
図４は室外機の概念的な構成のほかの一例を示している。図３に示す室外機と比較してトランス２０の構成が異なっている。図２のトランス２０との相違点として、図４のトランス２０はコイル２４〜２６の途中にそれぞれ設けられたタップ２４１，２５１，２６１を備えている。
【００５２】
出力線２７Ｒ，２７Ｓ，２７Ｔはタップ２４１，２５１，２６１をそれぞれ介してコイル２４〜２６から引き出されている。出力線２７Ｎは中性点ＮＰから引き出されている。
【００５３】
出力線２８Ｒ，２８Ｓ，２８Ｔは中性点ＮＰとは反対側のコイル２４〜２６の一端からそれぞれ引き出されている。
【００５４】
かかるトランス２０によれば、中性点ＮＰから出力線２７Ｒ，２７Ｓ，２７Ｔまでに含まれるコイルの巻数は、中性点ＮＰから出力線２８Ｒ，２８Ｓ，２８Ｔまでに含まれるコイル２４〜２６の巻数よりも少ない。よって、出力線２７Ｒ，２７Ｓ，２７Ｔから出力される電位は、出力線２８Ｒ，２８Ｓ，２８Ｔから出力される電位に比べて小さい。換言すると、かかるトランス２０によれば、コイル２４〜２６の全体から出力される電圧とは異なる電圧をタップ２４１，２５１，２６１から出力することができる。
【００５５】
そして図４の例示では、出力線２７Ｒ，２７ＮはＡＣ／ＤＣコンバータ３４と接続され、出力線２７Ｓ，２７Ｔ，２７Ｎは全波整流回路４１と接続されている。出力線２８Ｓ，２８Ｒ，２８Ｔは三相全波整流回路３１と接続されている。従って、例えば三相全波整流回路３１によって要求される電圧が、ＡＣ／ＤＣコンバータ３４及び全波整流回路４１によって要求される電圧よりも大きい場合であっても、トランス２０は三相全波整流回路３１、ＡＣ／ＤＣコンバータ３４及び全波整流回路４１にそれぞれ適した電圧を単一の電源Ｅ１から生成して、これらに与えることができる。
【００５６】
なお、図４のトランス２０として復巻式トランスが例示されているが、トランス２０は単巻式トランスであってもよい。かかる室外機１が図５に示されている。トランス２０はコイル２１〜２３を備えている。コイル２１〜２３の一端が中性点ＮＰに接続されている。コイル２１〜２３の他端は端子台１０を介して電源Ｅ１に接続されている。
【００５７】
出力線２８Ｔ，２８Ｓ，２８Ｒはコイル２１，２２，２３の途中から例えばタップを介してそれぞれ引き出されている。トランス２０は電源Ｅ１の相電圧（中性点ＮＰの電位を基準電位とする）を変圧する。そして、変圧された電圧が出力線２８Ｒ，２８Ｓ，２８Ｔを介して出力される。かかるトランス２０において、コイル２１〜２３は一次側巻線と、コイル２１のうち中性点ＮＰとタップとの間のコイル２４及びコイル２２のうち中性点ＮＰとタップとの間のコイル２５、及びコイル２３のうち中性点ＮＰとタップとの間のコイル２６は二次側巻線と把握できる。
【００５８】
また、コイル２４〜２６にはそれぞれタップ２４１，２５１，２６１が設けられている。出力線２７Ｒ，２７Ｓ，２７Ｔはそれぞれタップ２４１，２５１，２６１から引き出されている。出力線２７Ｎは中性点ＮＰから引き出されている。なお、出力線２８Ｒ，２８Ｓ，２８Ｔが引き出されるタップの位置は、タップ２４１，２５１，２６１とはそれぞれ異なる。換言すると、かかるトランス２０によれば、コイル２４〜２６の全体から出力される電圧とは異なる電圧をタップ２４１，２５１，２６１から出力することができる。
【００５９】
図５に例示されたトランス２０によれば、中性点ＮＰから出力線２７Ｒ，２７Ｓ，２７Ｔまでに含まれるコイルの巻数は、中性点ＮＰから出力線２８Ｒ，２８Ｓ，２８Ｔまでに含まれるコイル２４〜２６の巻数よりも少ない。よって、出力線２７Ｒ，２７Ｓ，２７Ｔから出力される電位は、出力線２８Ｒ，２８Ｓ，２８Ｔから出力される電位に比べて小さい。
【００６０】
そして、図４に例示されるトランス２０と同様に、例えば出力線２７Ｒ，２７Ｓ，２７Ｔ，２７Ｎは負荷５０に接続され、出力線２８Ｒ，２８Ｓ，２８Ｔは三相全波整流回路３１に接続される。
【００６１】
かかる室外機１であっても、例えば三相全波整流回路３１によって要求される電圧が、ＡＣ／ＤＣコンバータ３４及び全波整流回路４１によって要求される電圧よりも大きい場合であっても、トランス２０は三相全波整流回路３１、ＡＣ／ＤＣコンバータ３４及び全波整流回路４１にそれぞれ適した電圧を単一の電源Ｅ１から生成して、これらに与えることができる。
【符号の説明】
【００６２】
２０  トランス
２１〜２６  コイル
２４１，２５１，２６１  タップ
２７Ｒ，２７Ｓ，２７Ｔ  出力線
【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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