JP2009097760A - 空気調和機の通信制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】誤配線等によって生ずる過電流に対して、簡単、安価な構成でしかも高速応答を行うことでより確実に通信経路上の各種素子を保護することのできる空気調和機の通信制御装置を提供する。
【解決手段】室外機２と室外機２と２本の交流電源線及び１本の通信線とで接続される室内機３とを有し、室外機２と室内機３との間で行われる運転制御のための信号の伝送は交流電源線の１本を共用線Ｎとして用いるとともに、室外機２及び室内機３はそれぞれ通信線Ｓと共用線Ｎにより形成される通信経路６に直列に接続される送受信回路２１，３１を備える空気調和機の通信制御装置１において、室外機２或いは室内機３、または室外機２及び室内機３に、通信経路６に直列に接続される電流制限回路２４，３４を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、スプリット型の空気調和機において室外機と室内機との間におけるデータ伝送を行う空気調和機の通信制御装置に関する。

建物の外部に室外機が、また建物の内部に室内機が据え付けられるいわゆるスプリット型（室内外分離型）の空気調和機においては、室外機と室内機との間においてそれぞれの運転を制御するために信号の伝送が行われている。この信号の伝送の方式としては、２本の交流電源線及び２本の通信線の計４本の線によって室外機と室内機とを結んで信号のやりとりを行う方式の他に、例えば以下の特許文献１において開示される方式も提案されている。

すなわちこの特許文献１においては、室外機と室内機とを２本の交流電源線（Ｌ、Ｎ）及び１本の通信線（Ｓ）とで接続し、室外機と室内機との間で行われる信号の伝送は交流電源線の１本（Ｎ）を共用線として用いる構成が示されている。図４は、この構成を説明するための説明図である。この説明図では、空気調和機１００における通信回路の構成を簡易に示している。

空気調和機１００は、室外機１０１と、室内機１０２とからなり、室外機１０１と室内機１０２とは渡り部分１０３を挟んで互いに接続されている。室外機１０１は、交流電源１０４に接続され、２本の交流電源線Ｌ、Ｎを介して室内機１０２に電力を供給している。また、室外機１０１と室内機１０２は、それぞれ互いの間で信号の伝送を行うための信号線を備えている。信号線はその端子を、交流電源線のうちの一方の交流電源線Ｎと通信線Ｓと接続されることで室外機２０１と室内機１０２との間で信号をやり取りする通信経路１０５が構成される。

また、室外機１０１と室内機１０２とは、それぞれ送受信回路１０６，１０７を備える。これら送受信回路１０６，１０７は送信素子１０６ａ，１０７ａと、受信素子１０６ｂ，１０７ｂから構成され、送信する際には送信素子１０６ａ，１０７ａを介して、信号を受信する際には受信素子１０６ｂ，１０７ｂを介して行われる。また、通信経路１０５上には、室外機１０１と室内機１０２のそれぞれの側に通信経路１０５を流れる電流を制限する抵抗１０８，１１０と逆電圧が印加されることを防止するためのダイオード１０９，１１１が設けられている。また、通信経路１０５の途中には、この通信経路１０５の一方向に電流を流すための通信用ＤＣ電源１１２が設けられている。

この構成では、通信経路１０５に電流を流すか否かによって信号の「０」または「１」を送受信する。例えば、室内機１０２から室外機１０１へ信号を送信する場合、室外機１０１側の送信素子１０６ａはＯＮ（導通）状態にしておき、室内機１０２の送信素子１０７ａが通信経路１０５上を流れる電流のＯＮ、ＯＦＦを行う。そして、このＯＮ、ＯＦＦの信号を室外機１０１側の受信素子１０６ｂが受信する。

但し、この通信経路が正常に機能するためには室外機と室内機とを接続する際の結線を正しく行わなければならない。なぜならば、この通信経路上の送受信回路上の素子は低電圧直流用素子で構成されるため、誤配線により交流電源が誤印加されてしまうとこれらの素子が破壊されてしまうからである。以下に示す特許文献２においては、誤配線時の素子破壊を防止する方法として次に挙げる発明を開示している。

すなわち、ツェナーダイオードと正特性サーミスタまたはヒューズの組み合わせを通信経路に直列に挿入し、誤配線により通信経路に交流電源が印加されると、ツェナーダイオードによって、ツェナーダイオードの逆方向にはツェナー電圧以上の電圧が加わらないようにされ、素子には過電圧が印加されなくなる。また、過電流が流れると、正特性サーミスタの場合は自己発熱で抵抗値が増大し電流が抑制され、ヒューズの場合は溶断して電流が遮断される。
特開平２−１４６４５６号公報 特許第３４３４０９８号公報

しかしながら、特に上述の特許文献２に開示されている構成では、誤配線の際に正特性サーミスタまたはヒューズの動作遅れによる突入電流が流れツェナーダイオードが破壊されてしまう可能性がある。

また、通信経路上に設けられている送信素子がＯＮしてしまうと、受信素子に過電流が流れて破壊されてしまう可能性がある。そのため、この破壊を回避し送受信回路等の保護を図るためには、このような過電流に耐性のある素子等の部品を選択しなければならず、部品選択の余地が狭まるという問題点もある。

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、誤配線等によって生ずる過電流に対して、簡単、安価な構成でしかも高速応答を行うことでより確実に通信経路上の各種素子を保護することのできる空気調和機の通信制御装置を提供することである。

本発明の実施の形態に係る特徴は、室外機と前記室外機と２本の交流電源線及び１本の通信線とで接続される室内機とを有し、室外機と室内機との間で行われる運転制御のための信号の伝送は交流電源線の１本を共用線として用いるとともに、室外機及び室内機はそれぞれ通信線と共用線により形成される通信経路に直列に接続される送信回路及び受信回路を備える空気調和機の通信制御装置において、室外機及び室内機の少なくとも一方に、通信経路に直列に接続される電流制限回路を備える。

本発明によれば、誤配線等によって生ずる過電流に対して、簡単、安価な構成でしかも高速応答を行うことでより確実に通信経路上の各種素子を保護することのできる空気調和機の通信制御装置を提供することができる。

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。

（第１の実施の形態）
図１は、空気調和機における通信制御装置１の構成を簡易に示す説明図である。図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る通信制御装置１を備える空気調和機は、室外機２と、室内機３とからなり、室外機２と室内機３とは渡り部分４を挟んで互いに接続されている。

室外機２は、交流電源５に接続され、２本の交流電源線Ｌ、Ｎを介して室内機３に電力を供給している。また、室外機２と室内機３は、それぞれ互いの間で信号の伝送を行うための信号線を備えている。これらの信号線はその端子を交流電源線のうちいずれか一方の交流電源線（本発明の実施の形態においては、交流電源線Ｎを選定し、以下、適宜「共用線Ｎ」という。）と通信線Ｓとで接続されることによって、室外機２と室内機３との間における信号をやり取りする通信経路６が構成される。

また、室外機２と室内機３とは、それぞれ送受信回路２１，３１を備える。これら送受信回路２１，３１は送信素子２１ａ，３１ａと、受信素子２１ｂ，３１ｂから構成され、送信する際には送信素子２１ａ，３１ａを介して、信号を受信する際には受信素子２１ｂ，３１ｂを介して行われる。一般的に、送信素子２１ａ，３１ａには通信経路にフォトトランジスタを直列に接続したフォトカプラが使用され、受信素子２１ｂ，３１ｂには通信経路にフォトダイオードを直列に接続したフォトカプラが使用される。なお、図示しないが、室外機２の送信素子２１ａの入力、受信素子２１ｂの出力は室外制御回路に接続される。一方、室内機３の送信素子３１ａの入力、受信素子３１ｂの出力は室内制御回路に接続される。

また、通信経路６上には、室外機２と室内機３のそれぞれの側に通信経路６を流れる電流を制限する抵抗２２，３２と逆電圧が印加されることを防止するためのダイオード２３，３３が設けられている。また、室外機２、室内機３のいずれか一方もしくは両方に通信用直流電源（図１ないし図３においては、「通信用ＤＣ電源」と表わしている。）５１が設けられ、その出力が通信経路６に一方向に電流が流れるように供給される。

通信経路６上であって室外機２及び室内機３のそれぞれの側には、電流制限回路２４，３４が設けられている。室外機２と室内機３とを電気的に接続する際、２本の交流電源線Ｌ、Ｎ及び通信線Ｓをそれぞれ適切に接続する必要があるが、例えば、誤って室外機２において共用線Ｎではない交流電源線Ｌを通信線Ｓと接続してしまった場合には、通信経路６上に設けられている各素子、回路等が破壊されることになる。すなわち、上述したように送信素子２１ａ，３１ａ、２１ｂ，３１ｂは低電圧直流回路用の素子によって構成されるため、誤配線によって交流電源が印加されると通信経路６が破壊されてしまう。そのために通信経路６上に電流制限回路２４，３４を設けたものである。

図１に示す通信制御装置１においては、室外機２、室内機３のいずれも電流制限回路２４，３４は送受信回路２１，３１と電流制限抵抗２２，３２との間に設けられているが、通信経路６上であれば図１では省略されているどの部分に設けられていても良い。また、図１に示す通信制御装置１においては、室外機２、室内機３のいずれも電流制限回路２４，３４を設けているが、室外機２或いは室内機３のいずれかにのみ電流制限回路を設けても良い。

電流制限回路２４は、一般的に使用されている回路であり、図１に示すように、第１のトランジスタ２４ａと、第２のトランジスタ２４ｂと、直流電源２４ｃと、通信経路６上であって第１のトランジスタ２４ａと送受信回路２１との間に設けた第１の電流制限抵抗２４ｄと、直流電源２４ｃと第２のトランジスタ２４ｂとの間に設けた第２の電流制限抵抗２４ｅとから構成される。

具体的には、電流制限回路２４は、第１のトランジスタ２４ａのエミッタとコレクタが、通信経路６途中に挿入され、この第１のトランジスタ２４ａのベースには直流電源２４ｃの直流出力が供給される。第２のトランジスタ２４ｂのベースは、第１のトランジスタ２４ａのエミッタと第１の電流制限抵抗２４ｄ間の通信経路６に接続され、第２のトランジスタ２４ｂのエミッタは、第１の電流制限抵抗２４ｄの他端である、電流制限抵抗２４ｄと送受信回路２１との間に接続され、第２のトランジスタ２４ｂのコレクタは、第１のトランジスタのベースに接続される。

室内機３側に設けられる電流制限回路３４の構成も同様である。なお、図１ないし図３においては電流制限回路を構成する直流電源を「ＤＣ電源」と表わしている。

第１のトランジスタ２４ａ，３４ａは、第２のトランジスタ２４ｂ，３４ｂと比べてより高耐圧、高許容コレクタ損失の性質をもつトランジスタを採用している。これは、通信経路６上の素子が破壊されることを避けるために、まず誤配線により過電流が流れ込み高電圧が印加される第１のトランジスタ２４ａ，３４ａが破壊されることを避けるためである。

すなわち、通常時は第２のトランジスタ２４ｂ，３４ｂはオフ状態にあり、第１のトランジスタ２４ａ，３４ａにはＤＣ電源４１，５１から十分なベース電流が供給されるため、第１のトランジスタ２４ａ，３４ａがＯＮし、そのコレクタ−エミッタ間は完全な導通状態となり、通信経路６は導通する。この際、第１のトランジスタ２４ａ，３４ａは完全なＯＮ状態にあるため、コレクタ−エミッタ間での電力損失は十分小さい。

しかし、誤配線により通信経路６に商用電源電圧がそのまま印加されると、第１の電流制限抵抗２４ｄ、３４ｄの両端電圧が、第２のトランジスタ２４ｂ，３４ｂのＶＢＥを越えてしまうため、第２のトランジスタ２４ｂ，３４ｂがオンし、第１のトランジスタ２４ａ，３４ａはベース電流を奪われて不飽和状態となる。この結果、第１のトランジスタ２４ａ，３４ａのコレクタ−エミッタ間を流れる電流値を、第２のトランジスタ２４ｂ，３４ｂのＶＢＥを第１の電流制限抵抗２４ｄ、３４ｄで除した抵抗の値となるように制限する。したがって、第１の電流制限抵抗２４ｄ、３４ｄの抵抗値を適切に設定することで、誤配線による過電流を抑制することができる。この際、第１のトランジスタ２４ａ，３４ａのコレクタ−エミッタ間で通信経路６の電力損失を負担するため、高耐圧、高許容コレクタ損失であることが要求される。

なお、第１の実施の形態における電流制限回路２４，３４では第１のトランジスタ２４ａ，３４ａ、第２のトランジスタ２４ｂ、３４ｂのいずれもＮＰＮタイプのものが用いられる。

このように、通信経路６上に電流制限回路４４，５４を設けることによって、誤配線等によって生ずる過電流に対して、簡単、安価な構成でしかも高速応答を行うことでより確実に通信経路６上の素子を保護することのできる空気調和機の通信制御装置を提供することができる。

特に、上述した特許文献２において開示されている発明の構成では、例えば、突入電流が生じた場合に正特性サーミスタやヒューズでは対応できない場合がある。そのため、予め通信経路上に設けられる素子の耐性を大きなものとしておく必要が生じる。

本発明の実施の形態で説明した構成では正特性サーミスタやヒューズを使用していないので応答の遅れが生ずることはない。従って、電流制限回路４４，５４を設けることによって誤配線等によって生ずる過電流から通信経路上の素子を確実に保護することができるため、各素子についても誤配線等による過電流に対応した部品選定を行わずに済み、部品選定の自由度が高まる。また、電流制限回路を設けることによって誤配線等による過電流に対応するために通信経路上に設けられる電流制限抵抗２２，３２を大きくする必要はなくなり、低抵抗化、或いは不要とすることも可能である。

さらに、共用線Ｎと通信線Ｓとの間に発生する誘起電圧に起因して送受信回路の受信素子が誤受信する問題についても、誤配線への対応については電流制限回路４４，５４に担わせることができるため、電流制限抵抗２２，３２の大きさは誘起電圧にのみ対応することができれば足りるとすることができる。従って、通信経路全体のインピーダンスを低くして誘起電圧の発生を抑制する等の点について配慮すれば良く、電流制限抵抗２２，３２の選定に当たって選択幅が拡大する。

また、室外機２台に複数の室内機が接続される、いわゆるマルチ構成とする場合にも、室外機から室内機への通信制御を考えればより多くの電流が通信経路上を流れることになるので、室外機側の電流制限抵抗を低抵抗化できれば、有利である。。

以上、通信経路上に電流制限回路を設けることによって、誤配線等によって生ずる過電流から確実に通信経路上の素子を保護するだけではなく、上述した様々な効果を奏することのできる空気調和機の通信制御装置を提供することができる。

（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態において、上述の第１の実施形態において説明した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、同一の構成要素の説明は重複するので省略する。

第２の実施の形態では、電流制限回路用に設けた直流電源を、予め室外機及び／または室内機に設けられている通信用ＤＣ電源を共用して使用している点に特徴がある。

すなわち、図２に示すように、第２の実施の形態における電流制限回路４４，５４は、通信経路６上であって予め室外機２側、室内機３側にそれぞれ設けられている直流電源４１，５１を第１のトランジスタ２４ａ，３４ａのバイアス電源として兼用している。この結果、電流制限回路のために新たな直流電源を設ける必要がなくなり、部品点数を減らすことができる。

なお、第２の実施の形態における電流制限回路４４に組み込まれる第１のトランジスタ２４ａ，第２のトランジスタ２４ｂはいずれもＮＰＮタイプのものが用いられる。一方、室内機３側の電流制限回路３４では第１のトランジスタ３４ａ、第２のトランジスタ３４ｂのいずれもＰＮＰタイプのものが用いられているが、その動作は同様である。

この構成により、上述した第１の実施の形態における効果に加え、電流制限回路を構成する部品を減らすことができ、より低コストな空気調和機の通信制御装置を提供することができる。

（第３の実施の形態）
次に本発明の第３の実施の形態について図３を用いて説明する。なお、以下の実施の形態において、上述の第１または第２の実施形態において説明した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、同一の構成要素の説明は重複するので省略する。

第３の実施の形態においては、電流制限回路６４，７４の直流電源２４ｃ，３４ｃの出力の一端を第２の電流制限抵抗２４ｅ，３４ｅを介して第１のトランジスタ２４ａ，３４ａのベースと第２のトランジスタ２４ｂ，３４ｂのコレクタとの接続部に接続し、他方を送受信回路２１，３１を挟んで通信経路６に接続することを特徴としている。

このように直流電源２４ｃ、３４ｃの出力経路に送受信回路２１，３１を挟みむことで、誤配線によって電流制限回路６４，７４が動作して通信経路６の電流を制限した後、送信素子２１ａ，３１ａをＯＦＦすれば、直流電源２４ｃ、３４ｃの出力は切断される。この結果、第１のトランジスタ２４ａ，３４ａのベース電流がなくなり、第１のトランジスタ２４ａ，３４ａがオフし、通信経路６そのものが切断される。この時、第１のトランジスタ２４ａ，３４ａ、第２のトランジスタ２４ｂ，３４ｂのいずれもオフとなり、電流が流れないため、これらのトランジスタでの電力消費や発熱もなくなる。

したがって、電流制限回路６４，７４による電流を制限から短時間で送信素子２１ａ，３１ａをＯＦＦすれば、第１のトランジスタ２４ａ，３４ａ、第２のトランジスタ２４ｂ，３４ｂとして、許容コレクタ損失が低い素子を使用することも可能となる。

なお、第３の実施の形態における電流制限回路２４に組み込まれる第１のトランジスタ２４ａ，第２のトランジスタ２４ｂはいずれもＮＰＮタイプのものが用いられる。一方、室内機３側の電流制限回路３４では第１のトランジスタ３４ａ、第２のトランジスタ３４ｂのいずれもＰＮＰタイプのものが用いられる。

このように、第３の実施の形態では、上述した第１の実施の形態における効果を全て得ることができる上に、誤配線によって通信経路に過電流が流れた場合に、送信素子を制御することで最終的に電流を遮断することができ、電流制限回路を構成する各素子の発熱や劣化を避けることができる。また、過電流が流れることを想定して耐性の大きな素子を使用しなくても良くなり、部品選定の自由度が高まる。

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。例えば、上記第２の実施の形態において説明した構成と第３の実施の形態において説明した構成とを組み合わせて電流制限回路を構成することもできる。また、トランジスタとして複合型ＦＥＴ或いは低電流ダイオードを使用することもできる。

さらに、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。

本発明の第１の実施の形態に係る空気調和機における通信制御装置の構成を簡易に示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係る空気調和機における通信制御装置の構成を簡易に示す説明図である。 本発明の第３の実施の形態に係る空気調和機における通信制御装置の構成を簡易に示す説明図である。 従来の空気調和機における通信制御装置の構成を簡易に示す説明図である。

符号の説明

１…通信制御装置、２…室内機３…室内機、４…渡り部分、５…交流電源、６…通信経路、２１…室外機側の送受信回路、２１ａ…送信素子、２１ｂ…受信素子、２２…電流制限抵抗、２３…ダイオード、２４…電流制限回路、２４ａ…第１のトランジスタ、２４ｂ…第２のトランジスタ、２４ｃ…直流電源、２４ｄ…第１の電流制限抵抗、２４ｅ…第２の電流制限抵抗、３１…室内機側の送受信回路、３１ａ…送信素子、３１ｂ…受信素子、３２…電流制限抵抗、３３…ダイオード、３４…電流制限回路、３４ａ…第１のトランジスタ、３４ｂ…第２のトランジスタ、３４ｃ…直流電源、３４ｄ…第１の電流制限抵抗、３４ｅ…第２の電流制限抵抗

Claims (3)

1. 室外機と前記室外機と２本の交流電源線及び１本の通信線とで接続される室内機とを有し、前記室外機と前記室内機との間で行われる運転制御のための信号の伝送は前記交流電源線の１本を共用線として用いるとともに、前記室外機及び前記室内機はそれぞれ前記通信線と前記共用線により形成される通信経路に直列に接続される送信回路及び受信回路を備える空気調和機の通信制御装置において、
   前記室外機及び前記室内機の少なくとも一方に、前記通信経路に直列に接続される電流制限回路を備えることを特徴とする空気調和機の通信制御装置。
2. 前記電流制限回路は、前記通信経路途中にエミッタとコレクタが接続された第１のトランジスタと、前記通信経路途中に挿入された抵抗と、前記第１のトランジスタのベースに接続された通信用直流電源と、ベースが前記第１のトランジスタと前記抵抗間に接続され、前記エミッタが前記抵抗の他端に接続され、前記コレクタが前記第１のトランジスタのベースに接続された第２のトランジスタと、からなることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機の通信制御装置。
3. 前記通信用直流電源の出力は、一端が前記第１のトランジスタのベースに接続され、他端が前記通信経路上に設けられている前記送信回路を挟んで前記通信経路に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の空気調和機の通信制御装置。

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