JP4725119B2

JP4725119B2 - 空気調和機の制御装置

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Publication number: JP4725119B2
Application number: JP2005030746A
Authority: JP
Inventors: 貴史成毛
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 2004-02-10
Filing date: 2005-02-07
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2025-02-07
Also published as: JP2005257256A

Description

本発明は、室内機と室外機を分離し、相互間で情報の送受信を可能にした空気調和機において、情報を送受信する通信回路を制御するための空気調和機の制御装置に関するものである。

従来より、事務所ビルなどにおいて各フロアに１乃至複数台設けた室内機とビル屋上などに１乃至複数台設けた室外機とを集中制御するような場合のために、これらの間で通信を行うことによって運転制御をする方法が提案されており、例えば、特許文献１に記載の空気調和機の制御装置があった。

図１１は、特許文献１に記載された空気調和機の制御装置である。この図１１において、商用電源３は、室外機１と室内機２ｂ、２ｃ、２ｄに、電源配線Ａ、Ｃによって順次並列に接続されている。また、配線Ｂは、室内機と室外機間のシリアル通信の信号線であり、電源配線Ｃを共通線として利用することにより、通信のための電流ループがつくられるように構成されている。なお、各配線Ａ、Ｂ、Ｃは室外機１から室内機２ｂへ、室内機２ｂから室内機２ｃへ、室内機２ｃから室内機２ｄへ渡り配線されており、室外機には、各室内機に対応した複数の送信受信回路を設ける必要のない構成となっている。

室外機１は、商用電源降圧用変圧器１２、通信給電用定電圧源９、通信給電用定電流源１０を備え、制御装置４ａにより制御される送信用フォトカプラ５ａと受信用フォトカプラ６ａの並列回路を信号線Ｂと電源配線Ｃの間に接続し、また、商用電源印加表示用ＬＥＤ１３ａと電流制限用抵抗１４ａの直列回路を電源配線Ａ、Ｃ間に接続して構成されている。

前記室内機２ｂには、各配線Ａ１、Ｂ１、Ｃ１が誤配線のとき制御装置４ｂにより開放される回路保護用の接点１１ｂを信号線Ｂ１上に設け、また、室外機１と同様に制御装置４ｂにより制御される送信用フォトカプラ５ｂと受信用フォトカプラ６ｂの並列回路を、信号線Ｂ１と電源配線Ｃ１の間に接続し、商用電源印加状態表示用ＬＥＤ１３ｂと電流制限用抵抗１４ｂの直列回路を電源配線Ａ１、Ｃ１間に接続して構成される。室内機２ｃ、２ｄについても、室内機２ｂと同様の構成である。

次に、このような構成における通信方法を説明する。各室内機２ｂ、２ｃ、２ｄの各配線Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ａ３、Ｂ３、Ｃ３が正しいかどうかが各制御装置４ｂ、４ｃ、４ｄにより判断され、正しいときは回路保護用の接点１１ｂ、１１ｃ、１１ｄが閉じている。
先ず、室外機１から各室内機２ｂ、２ｃ、２ｄへ送信していない場合は、室外機１の送信用フォトカプラ５ａと受信端末となる各室内機の送信用フォトカプラ５ｂ、５ｃ、５ｄをオフにして受信に備えていることがシリアル通信を実現する条件となる。この状態では、室外機１自身及び各室内機２の受信用フォトカプラ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄと室外機１の定電流源１０と信号線Ｂ、電源線Ｃとの間に電流ループが構成され、室外機１自身及び各室内機２の受信用フォトカプラ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄは、すべてオンとなっている。
ここで、室外機１の送信用フォトカプラ５ａの受光素子を制御装置４ａからの信号でオンにすると、定電流源１０と配線Ｃとの間が室外機１の送信用フォトカプラ５ａの受光素子によって短絡され、電流はすべて送信端末である室外機１の送信用フォトカプラ５ａを流れるため、室外機１自身及び各室内機２の受信用フォトカプラ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄには電流は流れずオフとなる。室外機１の送信用フォトカプラ５ａを制御装置４ａからの信号でオン・オフを繰り返すことで、受信用フォトカプラ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄもオンとオフを繰り返すことでパルス状の信号を生成して室外機１と室内機２の間で通信を行う。また、室内機からの送信は、室内機の送信フォトカプラをオン・オフすることにより同様に行なう。
特開平０８−３５７１５号公報

図１２に示すのは、上記特許文献１に記載の空気調和機の制御装置において、全ての送信用フォトカプラ５ａ、５ｂ、…をオフにした状態での受信用フォトカプラ６ａ、６ｂ、…に流れる電流量を表した模式図であり、（ａ）は室外機１と室内機２を１：１で接続した場合、（ｂ）は室外機１と室内機を１：１０で接続した場合を表している。この図１２からも分かるように、定電流源１０からの出力電流は常に一定値（図の例では１００ｍＡ）であるため、図１２（ａ）のように、接続された室内機が１台の場合には、その室内機の受信用フォトカプラ６ｂに流れる電流量は、略定電流源の出力電流そのまま（１００ｍＡ）となる。しかし、図１２（ｂ）のように、接続された室内機が１０台の場合には、１０台の室内機は並列接続となるため、各室内機の受信用フォトカプラ６ｂ、…に流れる電流量は、定電流源の出力電流の１／１０の値（１０ｍＡ）となる。このように、接続する室内機の数によって受信用フォトカプラに流れる電流量が変化するが、変化した電流値でも受信用フォトカプラをオンさせなければならない。そのため、受信用フォトカプラに流れる電流がダイナミックに変動しても、オン動作させる回路を設計する必要があるが、この動作範囲を広く設定するのは非常に困難であるという問題があった。大規模なビルに用いる場合には接続台数も多くなるため、この様な傾向はますます大きくなる。

次に、図１３は、定電流源１０を用いている場合の室外機の出力電圧Ｖと出力電流Ｉとの電流−電圧特性を示している。すなわち、定電流源１０を用いている場合、図１２（ａ）のように室内機が１台の場合であっても、図１２（ｂ）のように室内機が複数台の場合であっても、電流値は一定値Ｉで固定された状態となる。さらに詳しくは、例えば、図１２（ａ）のように室内機が１台の場合には、電圧値Ｖは、図１３の（ａ）点で示すように最も高い値となるが、図１２（ｂ）のように室内機が１０台の場合には、図示しない回路中の無視できない抵抗により、電圧値Ｖは、図１３の（ｂ）点で示すように低い値に下がってしまうことになる。
ここで、室外機１と室内機２…の間での通信は、受信用フォトカプラ６ａ、６ｂ、６ｃ、点のオンとオフを繰り返すことでパルス状の信号を生成して行うことは上述した通りだが、そのときのパルスの波高値は、図１３に示す電圧値に比例する。つまり、接続された室内機が１台の場合には、図１３の（ａ）点の電圧値を「Ｈレベル」とし、図１３の（ｃ）点の電圧値を「Ｌレベル」とする通信を行うが、室内機の接続台数を増やせば増やすほど、図１３の（ｂ）点の電圧値が図１３の（ｃ）点の電圧値に近づき、通信において「Ｈレベル」として用いる電圧値は小さくなり、その結果、ノイズマージンが低下してしまい、外来ノイズに弱いという問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、室内機の接続台数の変化、外来ノイズ、誤接続等の通信の安定性を害する要因が発生しても、通信に用いる信号レベルを安定させることができ、かつ、消費電力を抑えることのできる空気調和機の制御装置を提供することを目的とするものである。

本発明の請求項１は、通信ライン、通信・電源共用ライン、電源ラインの３つのラインで接続された少なくとも１台の室外機及び少なくとも１台の室内機を具備し、これらの室外機及び室内機の通信ラインと通信・電源共用ラインとの間にそれぞれ送信回路及び受信回路を有し、また、室外機又は室内機のうち少なくとも何れか１台の通信ラインと通信・電源共用ラインとの間に通信用電源を有するものであり、これらの室外機及び室内機の間で互いに通信を行って諸動作を制御する空気調和機の制御装置において、前記通信用電源を有する室外機又は室内機は、通信用電源の後段の通信ライン上に、通信ラインを流れる電流の上限を制限するための電流制限回路を設け、前記室外機又は室内機における送信回路は、電流制限回路に接続され、送信機能を有すると共に前記電流制限回路の電流制限特性を切換えるためのスイッチを兼ねた電流制限特性切換え手段であることを特徴とする空気調和機の制御装置である。

本発明の請求項２は、通信ライン、通信・電源共用ライン、電源ラインの３つのラインで接続された少なくとも１台の室外機及び少なくとも１台の室内機を具備し、これらの室外機及び室内機の通信ラインと通信・電源共用ラインとの間にそれぞれ送信回路及び受信回路を有し、また、室外機又は室内機のうち少なくとも何れか１台の通信ラインと通信・電源共用ラインとの間に通信用電源を有するものであり、これらの室外機及び室内機の間で互いに通信を行って諸動作を制御する空気調和機の制御装置において、前記通信用電源を有する室外機又は室内機は、通信用電源の後段の通信ライン上に、通信ラインを流れる電流の上限を制限するための電流制限回路を設け、この電流制限回路の前段又は後段に通信用電源としての印加電圧の上限を制限するための電圧制限回路を設け、前記室外機又は室内機における送信回路は、電圧制限回路に接続され、送信機能を有すると共に前記電圧制限回路の電圧制限特性を切換えるためのスイッチを兼ねた電圧制限特性切換え手段であることを特徴とする空気調和機の制御装置である。

本発明の請求項３は、電流制限回路の出力側における通信ラインと通信・電源共用ラインとの間に、前記電流制限回路に電流制限が掛かった場合にオンすることで通信ラインと通信・電源共用ラインとの間のインピーダンスを低下させるためのインピーダンス低下用スイッチ素子を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の空気調和機の制御装置である。

本発明の請求項４は、電圧制限回路の出力側における通信ラインと通信・電源共用ラインとの間に、前記電圧制限回路に電圧制限が掛かった場合にオンすることで通信ラインと通信・電源共用ラインとの間のインピーダンスを低下させるためのインピーダンス低下用スイッチ素子を設けたことを特徴とする請求項２記載の空気調和機の制御装置である。

本発明の請求項５は、室外機及び室内機に設けたそれぞれの受信回路と通信ラインとの間に、定電流素子を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の空気調和機の制御装置である。

請求項１記載の発明によれば、通信用電源を有する室外機又は室内機は、通信用電源の後段の通信ライン上に、通信ラインを流れる電流の上限を制限するための電流制限回路を設け、前記室外機又は室内機における送信回路は、電流制限回路に接続され、送信機能を有すると共に前記電流制限回路の電流制限特性を切換えるためのスイッチを兼ねた電流制限特性切換え手段としたので、ＡＣ電源電圧がダイナミック変動したり、商用電源電圧の異なる地域や仕向け地でも部品使用を満足した状態で通信可能となるとともに、電流制限回路の電流制限特性を変化させて流れる電流量を減少させることで、回路全体としての消費電力を抑えることができる。

請求項２記載の発明によれば、通信用電源を有する室外機又は室内機は、通信用電源の後段の通信ライン上に、通信ラインを流れる電流の上限を制限するための電流制限回路を設け、この電流制限回路の前段又は後段に通信用電源としての印加電圧の上限を制限するための電圧制限回路を設け、前記室外機又は室内機における送信回路は、電圧制限回路に接続され、送信機能を有すると共に前記電圧制限回路の電圧制限特性を切換えるためのスイッチを兼ねた電圧制限特性切換え手段としたので、電圧制限回路は、電流制限回路の前段に挿入し、この電圧制限回路に電圧制限特性切換え手段を接続することで、この電圧制限特性切換え手段のオン時に後段の電流制限回路を作動させずに保護することができる。

請求項３記載の発明によれば、電流制限回路の出力側における通信ラインと通信・電源共用ラインとの間（又は通信に用いるラインの間）に、前記電流制限回路に電流制限が掛かった場合にオンすることで通信ラインと通信・電源共用ラインとの間（又は通信に用いるラインの間）のインピーダンスを低下させるためのインピーダンス低下用スイッチ素子を設けたので、インピーダンスを低減できる回路を実現でき、通信ラインが持つ浮遊容量によって誘起される電圧を抑え、結果、高速通信、長距離通信を実現できる。

請求項４記載の発明によれば、電圧制限回路の出力側における通信ラインと通信・電源共用ラインとの間に、前記電圧制限回路に電圧制限が掛かった場合にオンすることで通信ラインと通信・電源共用ラインとの間のインピーダンスを低下させるためのインピーダンス低下用スイッチ素子を設けたので、インピーダンスを低減できる回路を実現でき、通信ラインが持つ浮遊容量によって誘起される電圧を抑え、結果、高速通信、長距離通信を実現できる。

請求項５記載の発明によれば、室外機及び室内機に設けたそれぞれの受信回路と通信ラインとの間に、定電流素子を設けたので、ノイズなどの外乱によって信号レベルが変動することがなく、受信能力が安定し、かつ、高速通信を実現することができる。また、ＡＣ電源の変動が起こったとしても、安定した受信能力を保証できる。

本発明による空気調和機の制御装置は、通信ライン、通信・電源共用ライン、電源ラインの３つのラインで接続された少なくとも１台の室外機及び少なくとも１台の室内機を具備し、これらの室外機及び室内機の通信ラインと通信・電源共用ラインとの間にそれぞれ送信回路及び受信回路を有し、また、室外機又は室内機のうち少なくとも何れか１台の通信ラインと通信・電源共用ラインとの間に通信用電源を有するものであり、これらの室外機及び室内機の間で互いに通信を行って諸動作を制御する空気調和機の制御装置において、前記通信用電源を有する室外機又は室内機は、通信用電源の後段の通信ライン上に、通信ラインを流れる電流の上限を制限するための電流制限回路を設けたことを特徴とするものであり、以下、その構成及び作用について図面を用いて説明する。

本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、１台の室外機１５と複数台の室内機１６ａ、室内機１６ｂ、…の接続関係を示しており、室内機１６側は、リモコン装置１７等であってもよく、要するに、これらの機器における通信回路部分が順次接続されていることを表した回路図である。この図１において、室外機１５と室内機１６ａは、３線で接続されており、室外機１５の端子ａと室内機１６ａの端子Ａ１とは通信ライン１８で接続され、室外機１５の端子ｂと室内機１６ａの端子Ｂ１とは通信・電源共用ライン１９で接続され、室外機１５の端子ｃと室内機１６ａの端子Ｃ１とは電源ライン２０で接続されている。
また、他の室内機１６ｂ、…やリモコン装置１７についても、室外機１５と室内機１６ａとの接続関係に対して並列接続となるように、通信ライン１８、通信・電源共用ライン１９及び電源ライン２０の３線で順次接続されている。

先ず、前記室外機１５の構成を図１に基づいて説明する。
前記室外機１５の端子ｄと端子ｅの間には商用電源２１が接続されており、端子ｄから端子ｂまでのライン及び端子ｂから後段に接続されるラインが通信・電源共用ライン１９となり、端子ｅから端子ｃまでのライン及び端子ｃの後段に接続されるラインが電源ライン２０となる。この通信・電源共用ライン１９と電源ライン２０との間には降圧用トランス２２が接続されており、この降圧用トランス２２で降圧された電圧は、整流平滑回路２３で整流平滑化された後、室外機１５を制御するための制御装置２４に入力される。より具体的には、図２に示すように、通信・電源共用ライン１９と電源ライン２０との間には、制御装置２４によって制御される室外機負荷６３が接続される。

また、通信・電源共用ライン１９と電源ライン２０との間には、通信用電源としての降圧用トランス２５が接続されており、この降圧用トランス２５で降圧された電圧は、整流平滑回路２６で整流平滑化された後、一方端は通信・電源共用ライン１９に接続され、他方端は後述する電流制限回路２７と誤接続保護回路２８とを介して端子ａに接続されている。この整流平滑回路２６の他方端から端子ａまでのライン及び端子ａの後段に接続されるラインが通信ライン１８となる。

通信ライン１８と通信・電源共用ライン１９との間には、室外機１５の受信に関する構成として、定電流素子３０、受信用フォトカプラ３１及びツェナーダイオード３２が、図１及び図２に示すように順次直列的に接続されており、前記電流制限回路２７と通信・電源共用ラインとの間には、室外機１５の送信に関する構成として、フォトカプラからなる電流制限特性切換えスイッチ２９が接続されている。このフォトカプラからなる電流制限特性切換えスイッチ２９へのオン・オフ制御信号は、制御装置２４から送られ、また、受信用フォトカプラ３１の受信信号は、制御装置２４に送られる。ここで、定電流素子３０としては、定電流ダイオード等の素子又はトランジスタを使用した定電流回路等を採用することができる。

また、通信ライン１８と通信・電源共用ライン１９との間には、後段のインピーダンスを低下させる構成として、電流制限抵抗３４とインピーダンス低下用トランジスタ３５が図１及び図２のように接続され、このインピーダンス低下用トランジスタ３５のベースと整流平滑回路２６の他方端との間には、電圧検出用トランジスタ３３のコレクタとエミッタが接続され、この電圧検出用トランジスタ３３のベースは、通信ライン上の電流制限回路２７の後段に接続されている。なお、具体的回路では、図２に示すように、電圧検出用トランジスタ３３のベースとエミッタとの間には、ツェナーダイオード５９、抵抗６０及び６１が接続されている。

前記電流制限回路２７の構成を図３に基づいて説明する。電流制限回路２７は、主に２つのトランジスタで構成されており、その接続関係を説明する。通信ライン１８上において、前記整流平滑回路２６の他方端側には、電流検知用抵抗５３が接続され、この電流検知用抵抗５３側にエミッタ、前記誤接続保護回路２８側にコレクタとなるように電流制限用トランジスタ５４が接続されている。Ｖ_ｂｅ調整用トランジスタ５５は、電流制限用トランジスタ５４のベースとエミッタ間の電圧を調整するためのもので、このＶ_ｂｅ調整用トランジスタ５５のエミッタとベースが前記電流検知用抵抗５３の両端に接続され、コレクタが電流制限用トランジスタ５４のベースに接続されている。また、Ｖ_ｂｅ調整用トランジスタ５５のベースは、ベース抵抗５６を介して電流制限用トランジスタ５４のコレクタに接続されるとともに、抵抗５８を介して電流制限特性切換えスイッチ２９のコレクタに接続されている。電流制限用トランジスタ５４のベースは、ベース抵抗５７を介して通信・電源共用ライン１９に接続されている。さらに、電流制限特性切換えスイッチ２９は、通信・電源共用ライン１９に接続されており、この電流制限特性切換えスイッチ２９は、室外機１５の送信用フォトカプラとしての機能と、電流制限回路２７の電流制限特性を切換える機能とを有する。

前記誤接続保護回路２８は、ヒューズと２つのダイオードとバリスタとからなる構成であり、その接続関係を説明する。通信ラインの端子ａにヒューズ３６の一方側が接続され、このヒューズ３６の他方側と通信・電源共用ライン１９との間にダイオード３８とバリスタ３９の並列回路が接続されている。また、前記電流制限回路２７とヒューズ３６との間には、ダイオード３７が接続されている。

次に、前記室内機１６ａの構成を図１に基づいて説明する。
室内機１６ａの通信・電源共用ライン１９と電源ライン２０との間には、室内機１６ａの負荷部分である室内機負荷４０が接続されている。室内機１６ａの通信・電源共用ライン１９と電源ライン２０との間には、降圧用トランス４１が接続されており、この降圧用トランス４１で降圧された電圧は、整流平滑回路４２で整流平滑化された後、室外機１６ａを制御するための制御装置４３に入力される。より具体的には、図２に示すように、通信・電源共用ライン１９と電源ライン２０との間には、制御装置４３によって制御される室内機負荷４０が接続される。

室内機１６ａには、通信ライン１８と通信・電源共用ライン１９との間に、室外機１６ａからの信号を受信する構成として、定電流素子４８、受信用フォトカプラ４９ａ及びツェナーダイオード５０の直列回路が、図１に示すように接続されており、同様に、通信ライン１８と通信・電源共用ライン１９との間には、室外機１６ａへ送信する構成として、電流制限抵抗５１と送信用フォトカプラ５２ａの直列回路が図１に示すように接続されている。この送信用フォトカプラ５２ａへのオン・オフ制御信号は、制御装置４３から送られ、また、受信用フォトカプラ４９ａの受信信号は、制御装置４３に送られる。ここで、定電流素子４８は、定電流ダイオード等の素子又はトランジスタを使用した定電流回路等を採用することができる。また、室内機１６ａの通信ライン１８と通信・電源共用ライン１９との間の端子Ａ１と端子Ｂ１に最も近い側には、誤接続保護回路４４が接続されている。

前記誤接続保護回路４４は、ヒューズとダイオードとバリスタとからなる構成であり、その接続関係を説明する。通信ライン１８の端子Ａ１にヒューズ４５の一方側が接続され、このヒューズ４５の他方側と通信・電源共用ライン１９との間にダイオード４６とバリスタ４７の並列回路が接続されている。

前記室内機１６ｂ、…は、室内機１６ａと同様の構成であり、受信用フォトカプラ４９ｂ、…及び送信用フォトカプラ５２ｂ、…を通信ライン１８と通信・電源共用ライン１９との間に設けている。リモコン装置１７は、室内機１６ａとは負荷の構成が異なるが、受信用フォトカプラ４９ｃ及び送信用フォトカプラ５２ｃを通信ライン１８と通信・電源共用ライン１９との間に設けている点を含めた通信回路については、室内機１６ａと略同様の構成である。また、室内機１６ａ、室内機１６ｂ、…は、通信回路部分が同様の構成のものを並列接続できるものであれば、負荷部分の構成が例示したもの以外であっても、複数の室内機を同様の構成で接続可能である。さらに、室外機１５についても、通信回路部分が同様の構成のものを並列接続できるものであれば、１台に限られず、かつ、負荷部分の構成が例示したもの以外であっても、また、電源ライン２０を接続しない状態としておけば商用電源２１を共通としない室外機についても複数台接続可能である。

このような構成における作用を説明する。
上記のように接続された室外機１５、複数の室内機１６ａ、１６ｂ、…及びリモコン装置１７の間で通信によって運転制御を行う場合、主に一対の信号線に複数のデータを時系列に並べて直列に伝送するシリアル伝送方式が採用されている。伝送方式の詳細については説明を省略するが、その場合に使用されるデータ列としてのパルス波を図２の回路によって生成する際の作用を図面に基づいて用いて説明する。

室外機１５、室内機１６ａ、１６ｂ、…、リモコン装置１７の相互間で通信を行うための待機状態では、室外機１５の電流制限特性切換えスイッチ２９、室内機１６ａ、１６ｂ、…の送信用フォトカプラ５２ａ、５２ｂ、…及びリモコン装置１７の送信用フォトカプラ５２ｃの全てをオフにしておく。この状態では、室外機１５の受信用フォトカプラ３１、室内機１６ａ、１６ｂ、…の受信用フォトカプラ５２ａ、５２ｂ、…及びリモコン装置１７の受信用フォトカプラ５２ｃは、室外機１６の整流平滑回路２６の出力側に接続された通信ライン１８と通信・電源共用ライン１９との間に並列に接続されていて、各受信用フォトカプラ３１、４９ａ、４９ｂ、…、４９ｃがそれぞれ整流平滑回路２６との間で電流ループを形成するため、これら全ての受信用フォトカプラはオン状態（Ｈ）となる。

このときの電流−電圧特性は、図４に示すように、各受信用フォトカプラ３１、４９ａ、４９ｂ、…、４９ｃに掛かる電圧は、並列接続であるため一定値となる。ここで、個々の受信用フォトカプラに流れる電流値は、室内機の接続数に影響を受けることはないが、装置全体としての電流量は室内機の接続数によって異なり、室内機の接続数が少ない場合には図４の（ａ）点のように電流量は少なくなり、室内機の接続数が多い場合には図４の（ｂ）点のように電流量は多くなる。

ここで通信のため、室内機１６ａからの指令により送信用フォトカプラ５２ａをオンにすると、通信ライン１８と通信・電源共用ライン１９との間が短絡されることでこれらのライン間に電位差が略なくなることとなり、電流は全て室内機１６ａの送信用フォトカプラ５２ａを流れ、電流制限特性切換えスイッチ２９と残りの送信用フォトカプラがオフしていても、前記全ての受信用フォトカプラは、オフ状態（Ｌ）となる（図４の（ｄ）点のように略電圧値０となる）。
このように、何れかの送信用フォトカプラをオンさせると全ての受信用フォトカプラはオフ状態（Ｌ）となり、その送信用フォトカプラをオフさせると全ての受信用フォトカプラは再びオン状態（Ｈ）となり、これを短時間のうち繰り返すと、各受信用フォトカプラには図４に示す電流−電圧特性の（ｂ）−（ｄ）間の電圧値を持つパルス波が発生する。通信内容は、制御装置からの指令に基づく前記パルス波の組み合わせによる。

上記のような通信を行う際の前記電流制限回路２７の作用を図３に基づいて説明する。
先ず、商用電源２１が室外機１５に接続されると、室外機１５の整流平滑回路２６に電圧が発生して通信ライン１８に電流が流れようとする。これを電流検知用抵抗５３で検出すると、Ｖ_ｂｅ調整用トランジスタ５５のコレクタ電流が流れ、電流制限用トランジスタ５４のベースに電位が発生して、電流制限用トランジスタ５４もコレクタ電流が流れる。その結果、通信ライン１８に電流が流れることになる。

ここで、通信を行うために何れかの送信用フォトカプラがオンすると、上述のように通信ライン１８と通信・電源共用ライン１９との間が短絡されることになるため、非常に大きな電流が通信ライン及びオン状態の送信用フォトカプラを流れようとする。これを放置すると、素子の故障を起こしかねないので、電流制限回路２７によって電流値を制限する。すなわち、通信ライン１８上の電流制限回路２７に非常に大きな電流が流れようとすると、電流検知用抵抗５３の両端に掛かる電圧値が大きくなることで、Ｖ_ｂｅ調整用トランジスタ５５に流れる電流量が急増する。すると、電流制限用トランジスタ５４のコレクタ電流は継続して流れるが、電流を流さない方向に働くため、電流値がある一定値（図４の縦実線で示す電流値）以上にならないように制限することができる。

また、室外機１５から送信する場合には、電流制限特性切換えスイッチ２９をオンさせるが、この場合には、電流制限回路２７における電流制限特性を直接変更することで非常に大きな電流が流れることを防いでいる。すなわち、図３において、電流制限特性切換えスイッチ２９をオンさせると、ほとんどの電流は電流制限特性切換えスイッチ２９を流れることとなり、電流制限用トランジスタ５４を流れる電流は激減する。この状態を図４に示す電流−電圧特性で説明すると、電流制限特性切換えスイッチ２９がオンする以前の電流制限回路２７の電流制限の上限が図４の縦実線で示す電流値だったとすると、電流制限特性切換えスイッチ２９がオンすると同時に、電流制限回路２７の電流制限の上限が、図４の縦実線で示した値から縦の破線で示した値まで急激に減少することとなる。この結果、電流制限用トランジスタ５４には、図４の破線で示した電流値以上の電流を流すことができず、全ての受信用フォトカプラに流れる電流値は、これらの受信用フォトカプラのオン状態を維持するには足りず、全ての受信用フォトカプラはオフ状態となり、他の送信用フォトカプラをオンさせた場合と同様に通信を行うことができる。このように、電流制限回路２７の電流制限特性を変化させて流れる電流量を減少させることで、回路全体としての省エネルギ効果を得ることができる。

次に、前記室外機１５の定電流素子３０と室内機１６の定電流素子４８の作用について説明する。
図２に示した回路については上述した通り、各受信用フォトカプラが通信ライン１８と通信・電源共用ライン１９との間に並列に接続されているため、基本的には定電流素子３０又は定電流素子４８の替わりに電流制限抵抗を接続した状態であっても、略一定の電流値を維持する。しかし、この様な状態で商用電源２１の電圧値が変動すると、通信に用いる電源出力も変動することとなり、電流制限抵抗を接続した受信用フォトカプラの順電流は変動するため、受信能力が変動してしまう。また、フォトカプラの場合、順電流が減少すると波形立下がりの遅延が大きくなるという問題も生じてしまう。さらに、外来ノイズによって信号レベルが変動してしまう虞もある。

そこで、各受信用フォトカプラが通信ライン１８と通信・電源共用ライン１９との間に接続されている部分の通信ライン１８側に、前記定電流素子３０又は定電流素子４８として、定電流ダイオード等の素子又はトランジスタを使用した定電流回路等を接続する。このことにより、上記のような要因によって信号レベルが変動しても、各受信用フォトカプラ３１，４９、…に流れる順電流は安定して一定値となるため、受信能力が安定し、かつ、高速通信可能な通信回路を実現することができる。

前記インピーダンス低下用トランジスタ３５の作用について説明する。
前記電流制限回路２７を設けることで電流値の上限を設定する作用については説明した。しかし、各送信用フォトカプラがオンした場合のように、電流制限回路２７の電流制限用トランジスタ５４を流れる電流に制限が掛かる場合には、後段の回路部分が開ループ状態となることでインピーダンスが増大してしまう。その結果、通信ラインが持つ浮遊容量によって誘起される電圧が発生し、この電圧は高速通信、長距離通信の妨げとなってしまうという問題があった。この問題を改善するために、電圧検出用トランジスタ３３を設けて、電流制限回路２７の両端の電圧を検出し、検出した場合にはインピーダンス低下用トランジスタ３５をオンさせることによって閉ループ回路を形成するようにしている。

先ず、電流制限回路２７に制限が掛かっていない場合には、回路は図５（ａ）のような閉ループ回路を形成した状態となっている。ここで、電流制限回路２７の電流制限用トランジスタ５４を流れる電流に制限が掛かると、電流制限回路２７の両端に電位差が発生し、これを電圧検出用トランジスタ３３とそのエミッタ・ベース間に挿入したツェナーダイオード５９、抵抗６０、６１からなる定電圧回路を用いて検出し、電圧検出用トランジスタ３３はオンとなる。この電圧検出用トランジスタ３３がオンすると、インピーダンス低下用トランジスタ３５もオンすることとなり、その結果、図５（ｂ）又は（ｃ）に示すような閉ループ回路が形成される。この閉ループ回路を形成することにより、インピーダンスの増大を抑えた回路を実現でき、通信ラインが持つ浮遊容量によって誘起される電圧を抑え、その結果、高速通信、長距離通信を実現できる。

次に、誤接続保護回路２８及び誤接続保護回路４４の作用について説明する。
先ず、誤接続保護回路２８及び誤接続保護回路４４の基本動作を図６及び図７に基づいて説明する。図７に示すものは、図１及び図２に示した室外機１５を外部端子部分のみを用いて簡単に表現したもので、この図７（ａ）に示すように、室外機１５の端子ａ−端子ｂ間に商用電源２１を誤って接続してしまった場合を例に基本動作を説明する。

（１）商用電源２１の位相が０°〜１８０°のとき（図６（ａ）の状態）
室外機１５において、商用電源２１が端子ａ−ｂ間に印加されると、図６（ａ）に示すように、印加した瞬間はバリスタ間電圧は０Ｖであるが、商用電源２１から電流が流れるにつれてバリスタ間電圧は上昇する。商用電源２１の電圧が、選定したバリスタ電圧以上に達すると（図６（ａ）中のＸ点）、バリスタ３９はバリスタ間電圧を一定に保ち（図６（ａ）の破線で示す）、バリスタ間に電流を流す働きをする。そのバリスタ電流によりヒューズ３６を溶断し、周辺回路を保護する働きをする。このヒューズ３６が溶断するまでの間、電流制限回路２７等の室外機１５の各回路は、ダイオード３７が逆流を防止することで保護される。

（２）商用電源２１の位相が１８０°〜３６０°のとき（図６（ｂ）の状態）
室外機１５において、商用電源２１が端子ａ−ｂ間に印加されると、図６（ｂ）に示すように、印加した瞬間はバリスタ間電圧は０Ｖであるが、商用電源２１から電流が流れる。前記商用電源２１の位相が０°〜１８０°のときには、バリスタ３９はバリスタ間電圧を一定に保つように働いたが、初期位相が１８０°〜３６０°のときには、バリスタ間電圧が上昇する前に、ダイオード３８を通じて電流が流れてヒューズ３６を溶断するので、周辺回路は保護される。

上記図７（ａ）は室外機１５の端子ａ−ｂ間に商用電源２１を印加した場合について説明したが、室内機１６ａの端子Ａ１−Ｂ１間に商用電源２１を印加した場合についても同様であり、この場合には、図１及び図２のように定電流素子４８を設けることで、ヒューズ４５が溶断するまでの間、周辺回路を保護する。

上述した図７（ａ）は基本動作の説明であるが、図７（ｂ）〜（ｄ）に示す場合を用いて、具体的な接続例における室外機１５の誤接続保護回路２８と室内機１６の誤接続保護回路４４の作用を説明する。以下に説明する図７（ｂ）〜（ｄ）に示す接続例は、商用電源２１は室外機１５の正しい接続位置である端子ｄ−ｅ間に接続されているが、室外機１５と室内機１６ａの間の接続関係が誤っている場合を表したものである。

（３）図７（ｂ）に示す接続例の場合
図７（ｂ）に示す接続例は、室外機１５と室内機１６ａとの間を、端子ａと端子Ａ１、端子ｂと端子Ｃ１、端子ｃと端子Ｂ１というように、通信ライン１８は正しいが、通信・電源共用ライン１９と電源ライン２０を誤まって接続してしまっている場合であり、この場合の電流の流れを簡単に説明する。
商用電源２１の位相が０°〜１８０°のときは、商用電源２１→端子ｄ→ダイオード３８→ヒューズ３６→端子ａ→端子Ａ１→ヒューズ４５→バリスタ４７→端子Ｂ１→端子ｃ→端子ｅ→商用電源２１となり、ヒューズ３６又はヒューズ４５が溶断することで周辺回路を保護する。
商用電源２１の位相が１８０°〜３６０°のときは、商用電源２１→端子ｅ→端子ｃ→端子Ｂ１→ダイオード４６→ヒューズ４５→端子Ａ１→端子ａ→ヒューズ３６→バリスタ３９→端子ｄ→商用電源２１となり、ヒューズ３６又はヒューズ４５が溶断することで周辺回路を保護する。

（４）図７（ｃ）に示す接続例の場合
図７（ｃ）に示す接続例は、室外機１５と室内機１６ａとの間を、端子ａと端子Ｃ１、端子ｂと端子Ｂ１、端子ｃと端子Ａ１というように、通信・電源共用ライン１９は正しいが、通信ライン１８と電源ライン２０を誤まって接続してしまっている場合であり、この場合の電流の流れを簡単に説明する。
商用電源２１の位相が０°〜１８０°のときは、商用電源２１→端子ｄ→端子ｂ→端子Ｂ１→ダイオード４６→ヒューズ４５→端子Ａ１→端子ｃ→端子ｅ→商用電源２１となり、ヒューズ４５が溶断することで周辺回路を保護する。
商用電源２１の位相が１８０°〜３６０°のときは、商用電源２１→端子ｅ→端子ｃ→端子Ａ１→ヒューズ４５→バリスタ４７→端子Ｂ１→端子ｂ→端子ｄ→商用電源２１となり、ヒューズ４５が溶断することで周辺回路を保護する。

（５）図７（ｄ）に示す接続例の場合
図７（ｄ）に示す接続例は、室外機１５と室内機１６ａとの間を、端子ａと端子Ｂ１、端子ｂと端子Ａ１、端子ｃと端子Ｃ１というように、電源ライン２０は正しいが、通信ライン１８と通信・電源共用ライン１９を誤まって接続してしまっている場合である。この場合の通信回路部分の電流の流れは、整流平滑回路２６→電流制限回路２７→ダイオード３７→ヒューズ３６→端子ａ→端子Ｂ１→ダイオード４６→ヒューズ４５→端子Ａ１→端子ｂ→整流平滑回路２６となり、短絡状態となるため、電流制限回路２７が働いて通信信号は常にＬレベルとなる。この結果、各受信用フォトカプラがＬレベルしか検出しないことから通信異常であることを判別することができる。

図７に示した接続例は多数ある接続パターンのうちの極一例であるが、他の接続例においても、周辺回路に悪影響が出るような接続の場合にはヒューズ３６又はヒューズ４５を溶断して保護するか、ヒューズ３６又はヒューズ４５は溶断しないが通信状態などから異常を判別できるようになっており、装置全体の破損という最悪の状態は回避できるようになっている。

前記実施例では、通信ライン１８、通信・電源共用ライン１９、電源ライン２０の３つのラインで接続された室外機１５と室内機１６ａ、１６ｂ、…、リモコン１７からなる空気調和機の制御装置について説明したが、本発明は３つのラインで接続した場合に限られるものではなく、通信ラインとして独立した２本のライン（これらを通信に用いるラインとする）を用い、電源ラインとして独立した２本のライン（これらを電源の供給に用いるラインとする）を用いるようにしたものであっても、同様の作用効果を奏するものであることは言うまでもない。

実施例１で示した図２の回路例では、ＡＣ電源電圧が大きく変動した場合に若干の問題が発生することがある。これを解決したのが図８に示した実施例２である。
すなわち、図２において、通信用電源が降圧トランス２５、ダイオードブリッジによる整流平滑回路２６、平滑コンデンサの安価な構成の場合、ＡＣ電源電圧が大きく変動したとき、出力電圧が同様に大きく変動してしまう。特に、ＡＣ電源電圧が大きく上昇した場合には、通信用電源の出力電圧が上昇し、その後段の部品耐圧を超えて回路素子に損傷を与えてしまう可能性がある。

そこで、本発明の実施例２では、電流制限回路２７の前段に電圧制限回路６５を挿入したものである。この電圧制限回路６５は、出力電圧がある一定電圧以上にならないようにするためのもので、具体的には、図９（ａ）に示すように、通信ライン１８にコレクタとエミッタが接続されるように挿入したトランジスタ６６と、このトランジスタ６６のベースと通信・電源共用ライン１９との間に挿入したツェナーダイオード６７と、前記トランジスタ６６のコレクタ・ベース間に挿入した抵抗６８からなる定電圧回路を用いている。また、前記抵抗６８の他端と通信・電源共用ライン１９との間に、電圧制限特性切換えスイッチとして作用するフォトカプラ２９が接続されている。

このような構成において、室外機１５がＨレベル送信時（トランジスタ２９がオフし、受信用フォトカプラ３１等がオンしている時）は、電圧制限回路６５の出力電圧が所定の信号電圧を保持し、電圧検出用トランジスタ３３はオンとなり、インピーダンス低下用トランジスタ３５のベース電流を遮断することにより、このトランジスタ３５はオフする。
室外機１５がＬレベル送信時（トランジスタ２９がオンし、受信用フォトカプラ３１等がオフしている時）は、電圧制限回路６５の出力電圧が０Ｖとなり、電圧検出用トランジスタ３３はオフとなり、インピーダンス低下用トランジスタ３５のベース電流が流れ、このトランジスタ３５はオンする。
このように、電圧制限回路６５を挿入することで、ＡＣ電源電圧がダイナミック変動したり、商用電源電圧の異なる地域や仕向け地でも部品使用を満足した状態で通信可能となる。

また、電圧制限回路６５を挿入することで次のような作用効果を有する。すなわち、室外機１５がＬレベル送信時（トランジスタ２９がオンし、受信用フォトカプラ３１等がオフしている時）において、通信ライン１８と通信・電源共用ライン１９との間のインピーダンスを低下させるため、インピーダンス低下用トランジスタ３５が設けられているが、この素子３５を駆動するために、図２に示した実施例１では、ツェナーダイオード５９と２個の抵抗６０、６１からなる低電圧回路を挿入し、ライン間の電圧差を検出して素子３５を駆動している。しかし、図８に示した実施例２では、電圧制限回路６５を挿入したことにより、この電圧制限回路６５の入出力間の電圧により素子３５を駆動するようにして、図２に示した実施例１におけるツェナーダイオード５９と２個の抵抗６０、６１からなる低電圧回路を省略して低コスト化を図っている。

図９（ａ）に示した電圧制限回路６５は、トランジスタ６６と、ツェナーダイオード６７と、抵抗６８とで構成したが、この場合、通信用電源部の出力電圧仕様は、ＡＣ電源電圧がどんなに低くてもツェナー電圧よりも高い仕様にする必要がある。ところが、このような場合、ＡＣ電源電圧が異常に高い場合、それに伴い通信用電源部の出力電圧も非常に高くなり、トランジスタ６６のコレクタ損失が大きくなってしまう。
そこで、図９（ｂ）に示すように、抵抗６８に替えて定電流回路、例えば定電流ダイオード６９を使用することができ、このような構成とすることで、通信用電源部の出力電圧がツェナー電圧より低くなっても、定電流回路６９により強制的にトランジスタ６６のベース電流を流すことができるため、電圧制限回路を実現でき、トランジスタ６６として高いワット数の高価なものを用いる必要がなくなる、という作用効果を有する。

前記図８に示した実施例２では、電流制限回路２７の前段に電圧制限回路６５を挿入し、この電圧制限回路６５に、電圧制限特性切換えスイッチとして作用するフォトカプラ２９を接続した。そのため、このフォトカプラ２９のオン時に後段の電流制限回路２７を作動させずに保護することができる。
しかし、これに限られるものではなく、電流制限特性切換えスイッチとして作用するフォトカプラ２９は、図１０に示すように、電流制限回路２７に接続しても良い。ただし、この場合には、フォトカプラ２９のオン・オフに拘わらず、前段の電圧制限回路６５が作動する。
また、前記図８に示した実施例２では、前段に電圧制限回路６５を設け、後段に電流制限回路２７を設けたが、逆に、前段に電流制限回路２７を設け、後段に電圧制限回路６５を設けてもよい。

本発明による空気調和機の制御装置の実施例１を示した電気回路図である。図１に示した実施例１のより具体的な電気回路図である。図１及び図２の実施例１における室外機１５内の電流制限回路２７の構成を示した電気回路図である。電流制限回路２７の出力側の電流−電圧特性を表した特性図である。インピーダンス低下用トランジスタ３５が機能した場合に形成される閉ループ回路を説明するための模式図である。誤接続保護回路２８又は４４におけるバリスタ３９又は４７にかかる電圧を表したもので、（ａ）は商用電源２１の位相が０°〜１８０°のとき、（ｂ）は商用電源２１の位相が１８０°〜３６０°のときを表している。室外機１５と室外機１６ａの誤接続の例を説明するための模式図である。本発明による空気調和機の制御装置の実施例２を示した電気回路図である。（ａ）は、それぞれ図８の実施例２における電圧制限回路６５の具体的回路例を示した電気回路図、（ｂ）は、電圧制限回路６５の異なる実施例３の具体的回路例を示した電気回路図である。本発明の実施例４を示した電気回路図である。従来技術としての空気調和機の制御装置の構成を示した電気回路図である。図１１に示す従来回路において、室内機２の接続台数と各室内機２に流れる電流量の関係を説明するための模式図であり、（ａ）は接続された室内機２が１台の場合、（ｂ）は接続された室内機２が１０台の場合をそれぞれ表している。図１１に示す従来回路における定電流源１０の出力側の電流−電圧特性を表した特性図である。

符号の説明

１…室外機、２…室内機、３…商用電源、４…制御装置、５…送信用フォトカプラ、６…受信用フォトカプラ、７…圧縮機、送風機等の駆動部、９…通信給電用定電圧源、１０…定電流源、１１…誤配線時保護用接点、１２…商用電源降圧用変圧器、１３…商用電源印加状態表示用ＬＥＤ、１４…電流制限用抵抗、Ａ…電源配線、Ｂ…信号線、Ｃ…信号線共用電源配線、１５…室外機、１６…室内機、１７…リモコン装置、１８…通信ライン、１９…通信・電源共用ライン、２０…電源ライン、２１…商用電源、２２…降圧トランス、２３…整流平滑回路、２４…制御装置、２５…降圧トランス、２６…整流平滑回路、２７…電流制限回路、２８…誤接続保護回路、２９…電流制限特性切換えスイッチ、３０…定電流素子、３１…受信用フォトカプラ、３２…ツェナーダイオード、３３…電圧検出用トランジスタ、３４…電流制限抵抗、３５…インピーダンス低下用トランジスタ、３６…ヒューズ、３７…ダイオード、３８…ダイオード、３９…バリスタ、４０…室内機負荷、４１…降圧トランス、４２…整流平滑回路、４３…制御装置、４４…誤接続保護回路、４５…ヒューズ、４６…ダイオード、４７…バリスタ、４８…定電流素子、４９…受信用フォトカプラ、５０…ツェナーダイオード、５１…電流制限抵抗、５２…送信用フォトカプラ、５３…電流検知用抵抗、５４…電流制限用トランジスタ、５５…Ｖ_ｂｅ調整用トランジスタ、５６…ベース抵抗、５７…ベース抵抗、５８…抵抗、５９…ツェナーダイオード、６０…抵抗、６１…抵抗、６３…室外機負荷、６５…電圧制限回路、６６…トランジスタ、６７…ツェナーダイオード、６８…抵抗、６９…定電流ダイオード。

Claims

通信ライン、通信・電源共用ライン、電源ラインの３つのラインで接続された少なくとも１台の室外機及び少なくとも１台の室内機を具備し、これらの室外機及び室内機の通信ラインと通信・電源共用ラインとの間にそれぞれ送信回路及び受信回路を有し、また、室外機又は室内機のうち少なくとも何れか１台の通信ラインと通信・電源共用ラインとの間に通信用電源を有するものであり、これらの室外機及び室内機の間で互いに通信を行って諸動作を制御する空気調和機の制御装置において、前記通信用電源を有する室外機又は室内機は、通信用電源の後段の通信ライン上に、通信ラインを流れる電流の上限を制限するための電流制限回路を設け、前記室外機又は室内機における送信回路は、電流制限回路に接続され、送信機能を有すると共に前記電流制限回路の電流制限特性を切換えるためのスイッチを兼ねた電流制限特性切換え手段であることを特徴とする空気調和機の制御装置。
通信ライン、通信・電源共用ライン、電源ラインの３つのラインで接続された少なくとも１台の室外機及び少なくとも１台の室内機を具備し、これらの室外機及び室内機の通信ラインと通信・電源共用ラインとの間にそれぞれ送信回路及び受信回路を有し、また、室外機又は室内機のうち少なくとも何れか１台の通信ラインと通信・電源共用ラインとの間に通信用電源を有するものであり、これらの室外機及び室内機の間で互いに通信を行って諸動作を制御する空気調和機の制御装置において、前記通信用電源を有する室外機又は室内機は、通信用電源の後段の通信ライン上に、通信ラインを流れる電流の上限を制限するための電流制限回路を設け、この電流制限回路の前段又は後段に通信用電源としての印加電圧の上限を制限するための電圧制限回路を設け、前記室外機又は室内機における送信回路は、電圧制限回路に接続され、送信機能を有すると共に前記電圧制限回路の電圧制限特性を切換えるためのスイッチを兼ねた電圧制限特性切換え手段であることを特徴とする空気調和機の制御装置。
前記電流制限回路の出力側における通信ラインと通信・電源共用ラインとの間に、前記電流制限回路に電流制限が掛かった場合にオンすることで通信ラインと通信・電源共用ラインとの間のインピーダンスを低下させるためのインピーダンス低下用スイッチ素子を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の空気調和機の制御装置。
前記電圧制限回路の出力側における通信ラインと通信・電源共用ラインとの間に、前記電圧制限回路に電圧制限が掛かった場合にオンすることで通信ラインと通信・電源共用ラインとの間のインピーダンスを低下させるためのインピーダンス低下用スイッチ素子を設けたことを特徴とする請求項２記載の空気調和機の制御装置。
室外機及び室内機に設けたそれぞれの受信回路と通信ラインとの間に、定電流回路を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の空気調和機の制御装置。