JP2013142518A - 空気調和機のインターフェース装置、及び空気調和システム - Google Patents

空気調和機のインターフェース装置、及び空気調和システム Download PDF

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Abstract

【課題】 空気調和機の電源から電力供給を受ける周辺機器を動作させる為には、空気調和機の電源は空気調和機内部に供給する負荷電流に加え、周辺機器に流れる負荷電流の最大電流を供給できるものでなければならない。そのため、接続する周辺機器数が増加したり、負荷電流が大きな周辺機器を接続したりする際には空気調和機の電源容量をアップさせる必要があり、これにより空気調和機のコストアップや空気調和機の本体サイズの拡大、電源の大容量化による発生ノイズや発熱の増加などの問題が発生する。
【解決手段】前記空気調和機から供給される電力で動作するインターフェース装置において、周辺機器を接続する複数の接続回路と、前記接続回路の動作を制御するマイコンとを備え、マイコンは周辺機器の動作タイミングを制御して接続回路の負荷電流が大きくなるタイミングをずらすことで、電源回路が供給する電流の最大値を低下させる排他制御を行うようにした。
【選択図】図1

Description

この発明は、空気調和機から供給される電力で動作する周辺機器を空気調和機に接続する際に用いられる空気調和機のインターフェース装置、及びこのインターフェース装置を備えた空気調和システムに関するものである。
従来の空気調和機のインターフェース装置は、空気調和機から供給される電力を電流制限回路経由で受電することによりインターフェース装置の受電電流のピークを抑制するとともに、充電部に蓄えられた電荷を昇圧回路で昇圧して通信装置に供給するようにしていた(例えば、特許文献1参照)。
特開2005−223541号公報
空気調和機の電源から電力供給を受けるインターフェース装置及びインターフェース装置に接続された周辺機器を動作させる為には、空気調和機の電源は空気調和機内部に供給する負荷電流に加え、インターフェース装置と周辺機器に流れる負荷電流の最大電流を供給できるものでなければならない。そのため、接続する周辺機器数が増加したり、負荷電流が大きな周辺機器を接続したりする際には空気調和機の電源容量をアップさせる必要があり、これにより空気調和機のコストアップや空気調和機の本体サイズの拡大、電源の大容量化による発生ノイズや発熱の増加などの問題が発生する。
これに対処するためには、インターフェース装置が提供する機能に制限を設けて負荷電流を低減するか、周辺機器のシステム構成や各機器の使用上の制約を設けて周辺機器での負荷電流を低減する対応をして、空気調和機の電源容量アップを回避することが考えられる。また、周辺機器のシステム構成の変更に合わせて、電源容量に余裕がある空気調和機の機種を選定し直すというケースも考えられる。このように空気調和機の電源供給能力の制約により、空気調和機を含めた全体システム構成や各機器の使用上の制約が生じることとなる。
また、そのような制約を設けていても、ユーザや施工業者等が誤って使用不可の機能を使用したり、誤って接続不可の周辺機器を接続したりした場合には、電源の容量不足による電源停止や、電源電圧低下による機器の異常動作、及びそれらによる回路故障などの不具合が発生する可能性があった。この為、メインテナンスサービス対応が必要となり保守コストが増加する問題もあった。
また、特許文献1に記載のように、インターフェース装置内部に電流制限回路、充電部及び昇圧回路を設ければ空気調和機から供給される負荷電流のピーク電流を抑制することは可能であるが、追加の回路が必要となりインターフェース装置のコストアップやインターフェース装置のサイズの拡大などの問題点があった。
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、本発明の第1の目的は、周辺機器に対する負荷電流のピーク電流値を抑えることが可能なインターフェース装置を得ることである。また、本発明の第2の目的は、インターフェース装置への供給電力を常時確保することが可能な空気調和機を得ることである。
本発明の空気調和機のインターフェース装置は、空気調和機と接続され、前記空気調和機から供給される電力で動作するインターフェース装置において、 前記インターフェース装置は、周辺機器を接続する複数の接続回路と、前記接続回路の動作を制御するマイコンと、前記空気調和機から供給された電力を前記接続回路及び前記マイコンに供給する電力に変換する電源回路とを備え、 前記マイコンは、前記周辺機器の動作タイミングを制御して前記接続回路の負荷電流が大きくなるタイミングをずらすことで、前記電源回路が供給する電流の最大値を低下させる排他制御を行うことを特徴とするものである。
本発明の空気調和システムは、 空気調和機と、該空気調和機と接続され、前記空気調和機から供給される電力で動作するインターフェース装置と、前記インターフェース装置に接続される複数の周辺機器とを備えた空気調和システムであって、 前記空気調和機は直流電力を出力する第1の電源回路と、前記空気調和機の動作を制御する第1のマイコンとを備え、 前記インターフェース装置は、前記周辺機器を接続する複数の接続回路と、前記空気調和機から供給された電力を前記接続回路に供給する電力に変換する第2の電源回路と前記接続回路の動作を制御する第2のマイコンとを備え、
前記インターフェース装置の第2のマイコンは前記インターフェース装置の負荷電流値を算出し、該負荷電流値を前記空気調和機に送信し、 前記空気調和機の第1のマイコンは、前記インターフェース装置に供給可能な電流値と前記インターフェース装置から受信した前記負荷電流値とを比較し、前記供給可能な電流値が前記負荷電流値より小さい場合には、前記空気調和機内の駆動回路の動作タイミングを制御して、前記供給可能な電流値が前記負荷電流値以上となるように排他制御を行うことを特徴とするものである。
本発明の空気調和機のインターフェース装置は、インターフェース装置の負荷電流を空気調和機の電源回路が供給可能な電流範囲内に制御することが可能であるため、インターフェース装置の負荷電流が空気調和機の供給可能な電流値を超過してしまうことにより発生する電源停止や回路故障などの運転異常状態の発生を防止することができるという効果を有する。また、インターフェース装置に接続される周辺機器を含めたシステム構成の自由度を増大させることができるという効果も得られる。
本発明の空気調和システムは、空気調和機側でインターフェース装置の負荷電流に応じた排他制御を実行するようにしたので、インターフェース装置に複雑な制御が不要になり、インターフェース装置のコストが低減できる。
実施の形態1における空気調和機のインターフェース装置を含む全体システム構成を示す図。 実施の形態1におけるインターフェース装置の動作を説明するフローチャート図。 実施の形態2におけるインターフェース装置の動作を説明するフローチャート図。 実施の形態3における空気調和機の室内機の動作を説明するフローチャート図。 実施の形態3におけるインターフェース装置の動作を説明するフローチャート図。 実施の形態4におけるインターフェース装置の動作を説明するフローチャート図。 実施の形態4における空気調和機の室内機の動作を説明するフローチャート図。 実施の形態5におけるインターフェース装置の電圧測定手段を示す回路ブロック図。 実施の形態5におけるインターフェース装置の動作を説明するフローチャート図。
実施の形態1.
実施の形態1における空気調和機のインターフェース装置について、図に基づいて構成及び動作を説明する。図1に空気調和機及びインターフェース装置を含む全体システム構成を示す。本システムは、空気調和機の室内機1と、室内機1と接続された商用電源2と、室内機1に電源線5及び通信信号線6とで接続され、室内機1から電力供給されて動作するインターフェース装置3と、インターフェース装置3と電源線7及び通信信号線8とで接続され、インターフェース装置3から電力供給されて動作する周辺機器4とで構成される。
なお、空気調和機には室外機や、室内機1と室外機間を接続する冷媒配管及び通信制御線が必要であるが図示していない。また、室内機1内の構成も動作説明に必要な部分のみを図示している。この為、冷媒を流し空気と熱交換するための熱交換器、冷媒を圧縮する圧縮機、及び冷媒の流れを制御する電磁弁等で構成された冷媒回路や、空気の気流を生成するためのラインフローファン、ラインフローファンを回転させるためのファンモータなどの電気回路、ワイヤレスリモコンからの信号を受信する信号受信部、起動停止等の運転スイッチ、室内の温度・湿度・赤外線・ガス、熱交換器の温度などを測定する各種センサーなどが通常の空気調和機には備えられているが図示していない。
まず室内機1の構成を説明する。室内機1は、商用電源2から受電した交流電力をスイッチング電源等で構成した電源回路9で直流電力に変換し、直流電源10a(例えば12V),直流電源10b(例えば5V)を供給する。この直流電源10a,10bは室内機1内のマイコン11、接続回路12、室内機1内の各部を駆動する駆動回路13で使用される。
駆動回路13には、室内機1の熱交換器で熱交換後の気流が吹き出される方向を変化させるためのフラップ・ベーンの向きを変化させるために用いられるステッピングモータや、空気の汚れを除去するフィルタや人体検知等に用いられる赤外線センサーなどを移動させたり回転させたりするステッピングモータ等を駆動するステッピングモータ駆動回路13a、空気調和機の運転状態や室温などの情報を表示するLEDを駆動するLED駆動回路13b、空気中のほこりや匂いなどを電気的な作用を利用して除去する空気清浄機能を駆動する空気清浄機能駆動回路13cで構成される。なお、駆動回路13には空気調和機内の各部を駆動するその他の駆動回路が含まれていても良い。
接続回路12は室内機1とインターフェース装置3とを電源線5と通信信号線6とで接続する機能を持ち、インターフェース装置3に対する直流電源の供給手段と通信手段を備えている。直流電源10a,10bは駆動回路13等室内機1内部の動作に使用されるとともに、接続回路12から電源線5によりインターフェース装置3にも供給される。接続回路12とインターフェース装置3の通信は例えばUART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter)等によるシリアル通信方式で行えばよい。
マイコン11は、図示していない記憶手段に記憶されたプログラムに基づいて、制御信号線14a,14b,14cでステッピングモータ駆動回路13a、LED駆動回路13b、空気清浄機能駆動回路13cをそれぞれ制御する。また、マイコン11は、通信信号線15及び通信信号線6経由でインターフェース装置3を制御する。この記憶手段はマイコン11内部のデータ記憶領域を使用しても良いし、EEPROMなどの外部メモリでもよい。
次にインターフェース装置3の構成を説明する。インターフェース装置3の室内機接続回路16は、電源線5と通信信号線6により室内機1の接続回路12と接続されている。室内機接続回路16は電源線5経由で受電した直流電力を電源線17経由でフィルタ・電源回路18に出力する。また、室内機接続回路16は通信信号線6で室内機1から受信したデータ信号を通信信号線19にてマイコン20に伝送し、マイコン20が通信信号線19に出力した室内機1へのデータ信号を通信信号線6経由で室内機1へ送信する。
フィルタ・電源回路18は、電源線17で受電した直流電力のノイズ成分の除去若しくは低減を行い、また必要に応じて電圧変換処理をして、直流電源21a(例えば12V),直流電源21b(例えば5V)を供給する。この直流電源21a,21bは、マイコン20、周辺機器接続回路22、LED回路23の回路動作に使用される。
周辺機器接続回路22は、電源線7、通信信号線8の少なくとも一つの線で周辺機器4と接続されている。図1ではインターフェース装置3に接続する周辺機器4の例として、集中管理装置4a、ワイヤードリモコン4b、HA機器4c、通信機器4d、接点4e、リレー4fを示している。集中管理装置4aは複数台の空気調和機やその他の電気機器を集中管理する装置である。集中管理装置4aは1台でもよいし、複数台の集中管理装置4aを相互接続した形態でもよい。ワイヤードリモコン4bは空気調和機を手動制御する為に使用する。HA機器4cはHA端子(日本電機工業会規格[JEM1427]準拠)を有する機器であり、空気調和機の起動・停止を行うことができる。通信機器4dは、例えば無線リモコン(図示していない)とデータ通信を行う機器であるが、その他の通信形態に対応した機器でも良い。接点4eは、接点の短絡・開放に応じて電気回路を開閉することにより、室内機1に情報を送信するものである。リレー4fは室内機1からの制御によりリレー4f内のコイル電流の通電を制御することにより、他の機器を室内機1の動作に連動させて制御する際などに用いられるものである。
周辺機器接続回路22は、各周辺機器4に対応した接続回路を備えている。接続回路22aは通信信号線8aで集中管理装置4aと接続されている。集中管理機器4aは、商用電源25からの給電で動作しており、インターフェース装置3からの給電は行っていない。また、複数台の集中管理装置4aを接続回路22aに接続する際には、図1に示すように通信信号線8aを順次延長して接続すればよい。接続回路22bは電源線7bと通信信号線8bでワイヤードリモコン4bと接続され、接続回路22cは電源線7cと通信信号線8cでHA機器4cと接続され、接続回路22dは電源線7dと通信信号線8dで通信機器4dと接続されている。接続回路22eは電源線7eと通信信号線8eで接点4eと接続され、接続回路22fは電源線7fと通信信号線8fでリレー4fと接続されている。ここで、各電源線7と通信信号線8のインタ−フェース仕様は、各周辺機器4個別の通信方式及び電源条件に合わせたものとなっている。また周辺機器4の仕様に応じて、電源線7と通信信号線8のいずれか一方のみ使用するようにしても良い。例えば、接点4eは電源線7eを使用せずに通信信号線8eでのみ接続回路22eと接続するようにしてもよい。また、リレー4fは通信信号線8fを使用せずに電源線7fでのみ接続回路22fと接続するようにしてもよい。また周辺機器接続回路22には、接続した周辺機器4との通信手段や周辺機器4への電源供給手段が設けられている。
マイコン20は、図示していない記憶手段に記憶されたプログラムに基づいて、制御信号線24a−fにより接続回路22a−fをそれぞれ制御する。この記憶手段はマイコン20内部のデータ記憶領域を使用しても良いし、EEPROMなどの外部メモリでもよい。LED回路23はインターフェース装置3の動作状態を表示する為のLED表示を行う。マイコン20は制御信号線24gによりLED回路23のLEDの点灯・消灯を制御する。
次に動作について説明する。
インターフェース装置3が動作する為の直流電源は、空気調和機の室内機1の電源回路9で商用電源2から直流に変換されて作られたものを、接続回路12、電源線5、室内機接続回路16、電源線17、フィルタ・電源回路18を順次経由して、直流電源21a,20bとして供給したものである。また、周辺機器4(集中管理機器4aを除く)が動作するための直流電源は、インターフェース装置3の直流電源21a,20bから周辺機器接続回路22、電源線7を順次経由して供給される。
空気調和機の室内機1は通信信号線6経由でインターフェース装置3と通信により情報の送信を行っている。また、インターフェース装置3は、通信信号線8経由で通信機能を持つ周辺機器4と通信により情報の送信を行っている。
例えば、ユーザがワイヤードリモコン4bで運転オンの操作をすると、その情報が通信信号線8b経由でインターフェース装置3へ通信で送信され、インターフェース装置3では接続回路22b、制御信号線24b経由でマイコン20がワイヤードリモコン4bからの通信データを受信する。マイコン20はこの通信データを処理して、通信信号線19、室内機接続回路16、通信信号線6経由で室内機1へ通信で送信する。これによりワイヤードリモコン4bの操作に基づいて空気調和機(室内機1)が運転を開始する。
また、インターフェース装置3は、他の周辺機器4に対しても同様の経路で空気調和機の運転状態の情報を送信したり、空気調和機の運転状態に対応する動作を周辺機器4に指示したりする。具体的には、集中管理機器4a、HA機器4c、及び他の通信機器4dへ空気調和機の運転状態(オン・オフ等)の情報を送信し、リレー4fには空気調和機の運転状態に応じてリレー4fのリレーコイルに電流を入り切りする信号を送信する。そして、これらの周辺機器4は送信された空気調和機の運転情報に応じたそれぞれの動作を行うことになる。
一方、接点4eは外部からの空気調和機への操作指示手段であり、接点の短絡・開放に応じた状態信号が、通信信号線8e、接続回路22e、制御信号線24e経由でマイコン20に送信される。マイコン20はこの通信データを処理して、通信信号線19、室内機接続回路16、通信信号線6経由で室内機1へ通信で送信する。これにより室内機1は接点4eの状態を把握することができ、例えば、接点4eの状態に対応して、空気調和機を運転・停止させたりすることができる。
また、ワイヤレスリモコン4b、集中管理機器4a、HA機器4c、通信機器4dから空気調和機への指示についても同様の送信経路で指示データが各周辺機器4から室内機1に送信される。これらの指示データの詳細は、周辺機器4個別に設定状態や操作指示に基づいて決定される。
電源線5及び電源線7には、インターフェース装置3と周辺機器4の動作に対応して、負荷電流が流れることになる。この負荷電流は、室内機1とインターフェース装置3間の通信状態、インターフェース装置3と周辺機器4間の通信状態、及び各部回路の回路動作に応じて変化をする。具体的には通信信号線6,7での通信方式にもよるが送信中・受信中・待機中などの通信状態変化により通信で使用される電流は増減し、常時一定ではない。またLED回路23も運転状態(例えば通信状態)を示すために点灯・消灯・点滅表示などの状態があり、その場合も負荷電流は一定ではなく、その状態に応じて増減する。リレー4fもコイルへの通電に応じて負荷電流が増減する。
図2(A)はインターフェース装置3での負荷電流の変化を示す図である。図2(B)は比較の為に従来のインターフェース装置での負荷電流の変化を示している。図2の縦軸は負荷電流値、横軸は時間である。負荷電流aは集中管理機器4aに接続された接続回路22aにおける負荷電流であり、集中管理機器4aに対して通信データの送信が発生したタイミングで大きな電流が流れる。なお、集中管理機器4aは商用電源25から給電されている為、集中管理機器4aがデータ送信する際には接続回路22aからは給電する必要がない。
負荷電流bはワイヤードリモコン4bに接続された接続回路22bにおける負荷電流であり、ワイヤードリモコン4b内部の回路動作をするために常時一定の負荷電流が必要であるだけでなく、さらにデータ送受信時に負荷電流が大きくなる。負荷電流fはリレー4fに接続された接続回路22fにおける負荷電流であり、リレー4fのリレーコイルに電流が流れている間だけ、一定の電流が流れる。負荷電流gはLED回路23に流れる負荷電流であり、LED点灯時のみ電流が流れる。また、負荷電流hはマイコン20の動作に必要な負荷電流であり、周辺機器4の状態とは関係なくインターフェース装置3が動作中はほぼ一定の電流値となる。なお、その他の周辺機器4(HA機器4c等)の負荷電流は図の煩雑さを避けて図示していない
このように負荷電流の大きさや電流値の変化の態様は、個々の回路や周辺機器4によって異なり、さらに各回路・機器の動作状態によっても変化する。そしてその動作状態は時間によっても変化する。図2(B)の合計負荷電流は負荷電流a,b,g,f,hを合計した電流値を表す。各負荷電流が増加するタイミングが異なるため、合計負荷電流も時間により大きく異なることがわかる。特に、複数の周辺機器4が同時に通信した場合など、複数の負荷電流が同時に最大となる場合がある。この為、合計負荷電流の最大値は各負荷電流の最大値の合計とする必要がある。室内機1にインターフェース装置3と周辺機器4を接続可能とするためには、室内機1は各負荷電流の最大値を合計した電流(合計負荷電流の最大値)を常時供給できる電源を用意する必要があった。
しかしながら、実際の各家庭やオフィスにおける空気調和機の使用状況からすると、インターフェース装置3が接続されずに空気調和機単体で使用される場合も多くある。また、インターフェース装置3が接続されるとしても接続可能な周辺機器4の一部の機器しか使用されないことも多い。この為、全ての周辺機器4がインターフェース装置3に接続されたときに備えた電源容量をもつ電源を空気調和機に用意することは、コストやスペース的に負担が大きくなる。そこで、本実施の形態1では各負荷電流が大きくなるタイミングが異なるように各周辺機器や回路に排他制御をかけることで、排他制御しないで運用した時と比較して、合計の負荷電流を小さくすることを可能にした。
次に、マイコン20が行う排他制御について説明する。集中管理機器4aへのデータ送信タイミング、及びワイヤードリモコン4bのデータ送受信タイミングがバースト的に発生し、また、LED回路23のLEDの点灯時間も短い為、負荷電流a,b,gは間欠的に流れる。この為、マイコン20がデータ送信タイミングやLED点灯タイミングが時間的に重ならないように排他制御を実行する。図2(A)は排他制御を実行した場合のインターフェース装置3での各負荷電流の時間変化を示したものである。負荷電流a,b,gが増大するタイミングがずれるために合計負荷電流の最大値が排他制御を実行しない図2(B)の場合よりも小さくすることができる。
マイコン20が排他制御する際にどの負荷(周辺機器4やインターフェース装置3内の回路)の処理を優先させるかについては、様々な方式が考えられる。例えば緊急性の高い情報を伝送する時には最優先で送信タイミングを与えるようにしても良い。
また、動作タイミングをずらすだけでは負荷電流が大きすぎる場合は、間欠的に負荷電流が増減する負荷に対して、負荷が有するある機能を使用中には別のある機能を使用させない制御(併用禁止)とするようにして、負荷の消費電流を増大させないように制御しても良い。
また、リレー4fの負荷電流fや,マイコン20の動作に必要な負荷電流hのように長期間負荷電流を流す必要がある負荷は合計負荷電流の最大値低減に寄与しないため、排他制御の対象から除外しても構わない。
以上本実施の形態によれば、インターフェース装置のマイコンにおいて各負荷の通信制御等の動作タイミングをずらす排他制御を行うことで、インターフェース装置での合計負荷電流の最大値を抑えることができる。この為、空気調和機に備える電源の電源容量を小さくでき、コストアップやノイズ発生を抑制し、スペースの小型化も可能となる。また、従来はコストやスペースの制約から接続不可としていた周辺機器も空気調和機に接続可能になり、空気調和機の機能向上が実現する効果も有する。
なお、図1では、各接続回路や周辺機器としてそれぞれ5種類の例を記載しているが、他の種類の負荷や周辺機器の接続台数が複数台あっても構わないし、図1の構成の一部の周辺機器のみの構成であっても構わない。また、空気調和機の運転状態を外部に送信する方法としてリレー4fの代わりにLEDを接続するなど、他の周辺機器を接続するようにしてもよい。また、以上の説明ではインターフェース装置3は空気調和機の室内機1に接続する構成としたが、インターフェース装置3を空気調和機の室外機に接続する構成にしても良い。また、図1では電源線5と通信信号線6を別線としたが、物理的に同一の線又はケーブルを電源線及び通信信号線として共用する形態でもかまわない。
実施の形態2.
実施の形態1のインターフェース装置は、インターフェース装置内のマイコンで各負荷の通信制御等の動作タイミングをずらす排他制御をするようにしたものであるが、実施の形態2では空気調和機からインターフェース装置に供給可能な電流値とインターフェース装置での負荷電流の大小関係とに基づいた排他制御をインターフェース装置が行う形態について説明する、
実施の形態2のシステム構成は図1に示したシステム構成と同じである。但し、室内機1はインターフェース装置3へ供給可能な電流値(以下供給可能電流値とも記す)を保持する記憶手段(図示していない)を備えている。この記憶手段はマイコン11内部のデータ記憶領域を使用しても良いし、EEPROMなどの外部メモリでもよい。
実施の形態2におけるインターフェース装置の排他制御を図3のフローチャートを用いて説明する。
室内機1はインターフェース装置3へ供給可能な電流値、すなわち供給可能電流値を記憶手段から読み出して、通信によりインターフェース装置3のマイコン20へ送信する。供給可能電流値のマイコン20への送信はマイコン11から通信信号線15、接続回路12、通信信号線6、接続回路16、通信信号線19を順次経由して行われる。マイコン20は送信された供給可能電流値を図示していない記憶手段に保持しておく(ステップS301)。
インターフェース装置3はインターフェース装置3で排他制御しない場合の負荷電流値(マイコン20や周辺機器接続回路22等で負荷電流の合計電流値)が室内機1の供給可能電流値以下であるか判定する(ステップS302)。負荷電流値が供給可能電流値以下の場合は、排他制御はせずに通常動作とする(ステップS303)。負荷電流値が供給可能電流値よりも大きい場合は、負荷電流値と予め設定した排他A電流値との大小関係を比較する(ステップS304)。ここで、排他A電流値は予め設定した排他制御(タイプA)を実施した場合に想定される負荷電流値である。ステップS304で供給可能電流値が排他A電流値以上の場合は、排他制御(タイプA)を実施する(ステップS305)。供給可能電流値が排他A電流値未満の場合は、負荷電流値と予め設定した排他B電流値との大小関係を比較する(ステップS306)。ここで、排他B電流値は予め設定した排他制御(タイプB)を実施した場合に想定される負荷電流値であり、排他A電流値>排他B電流値の関係を満たすものとする。
ステップS306で供給可能電流値が排他B電流値以上の場合は、排他制御(タイプB)を実施する(ステップS307)。供給可能電流値が排他B電流値未満の場合は、負荷電流値と予め設定した排他C電流値との大小関係を比較する(ステップS308)。ここで、排他C電流値は予め設定した排他制御(タイプC)を実施した場合に想定される負荷電流値であり、排他A電流値>排他B電流値>電流値排他Cの関係を満たすものとする。ステップS308で供給可能電流値が排他C電流値以上の場合は、排他制御(タイプC)を実施する(ステップS309)。供給可能電流値が排他C電流値未満の場合は、排他制御を実施しても必要な負荷電流以上の供給電流を確保できないので周辺機器の接続が不可であると判断し、その判断結果を室内機1に送信する。(ステップS310)。
排他制御(タイプA)、排他制御(タイプB)、排他制御(タイプC)の制御内容は周辺機器4として接続を許可する機器の種別や、台数、動作させる機能を制限するようにしてもよいし、指定した周辺機器に対して実施の形態1で説明した動作タイミングをずらす排他制御を行うようにしても良い。例えば、排他制御(タイプA)は実施の形態1に記載したものと同様とし、排他制御(タイプB)は排他制御(タイプA)の制御内容に加えリレー4fへの出力を禁止し、排他制御(タイプA)は排他制御(タイプB)に加えLED回路23のLED点灯を禁止するようにすればよい。また、別の排他制御例としては、排他制御(タイプC)を実施の形態1に記載したものと同様とし、排他制御(タイプA)と排他制御(タイプB)はそれよりも排他制約を軽くした制御(例えば、負荷電流a,bだけ電流ピークが重ならないようにする等)でも構わない。
また、ステップS310で周辺機器の接続を全て不可にする代わりに、周辺機器の接続を必要最低限の機器や機能に限定して行うようにしても良いし、室内機1全体の動作を停止するようにしても良い、また、図3では排他制御の種別を3種類(A,B,C)としたが、3種類より多くすることも、少なくすることも可能である。
また、以上の説明では空気調和機の供給可能電流情報を室内機1で保持しているようにしたが、この情報を空気調和機で保持せずにインターフェース装置3で保持するようにしても良い。この場合は、室内機1からインターフェース装置3へ空気調和機の機種を特定する情報を通信で連絡し、インターフェース装置3側で予め保持している空気調和機の機種毎の供給可能電流情報を参照して動作するようにすれば良い。
また、室内機1、インターフェース装置3のいずれにも供給可能電流情報を予め保持することはせずに、室内機1又はインターフェース装置3が外部のインターネットサイトや、内部の管理機器(集中管理機器4aはその一例)にアクセスして供給可能電流情報を取得して動作するようにしても良い。
また、予め決めた周辺機器の利用の優先順位や、機器ごとの機能の優先順位に基づいて、接続可能な周辺機器の組合せや機能制約をかける機能を選択することを自動的に実施すれば、よりきめ細かい制御を行うこともできる。
以上本実施の形態によれば、空気調和機が供給可能な電流値とインターフェース装置での負荷電流値に基づいて排他制御を実施するようにしたので、必要以上に厳しい排他制御をすることを防止でき、通信の迅速性を確保する等周辺機器への影響を最小限にした排他制御が行える。また、空気調和機から供給される電力の上限に制約があって、インターフェース装置と周辺機器の負荷電流を単純に合計すると空気調和機の供給可能電流を超える場合でも、より多くの周辺機器を接続することが可能となる。
また、インターフェース装置において周辺機器の動作の可否を制御しているので、ユーザが接続不可の周辺機器を誤って接続したり、動作させたりすることも防止可能であるし、機器設置の際の試運転時に据付業者やユーザに接続不可な機器が接続されていることを注意喚起することもできる。
実施の形態3.
実施の形態2では予め設定された空気調和機の供給可能電流値に基づいて排他制御を行ったが、本実施の形態では空気調和機の運転モードや空気調和機が実装している付加機能の使用状況に基づいて排他制御を行う。この制御手順を図4及び図5のフローチャートを用いて説明する。なお、本実施の形態でのシステム構成は基本的には図1に示したものと同じであるが、相違点については以下の動作説明のなかで適宜言及する。
図4は室内機1のマイコン11の制御を示すフローチャートである。まず室内機1のマイコン11は電源回路9の最大出力電流値情報を図示していない記憶手段から読み出す(ステップS401)。次に、空気調和機の運転モード(冷房/暖房/送風、設定温度、風量など)や付加機能(例えば空気清浄機能、保湿機能など)の使用状態から、インターフェース装置3に供給する電流を除いた運用時の空気調和機本体(室内機1、室外機)で必要とする負荷電流(必要負荷電流値)を算出する(ステップS402)。ステップ401で得た最大出力電流値とステップS402で算出した必要負荷電流値の情報をインターフェース装置3に送信する(ステップS403)。送信経路は実施の形態1で述べたものと同一である
次にインターフェース装置3の排他制御について、図5のフローチャートを用いて説明する。まず、インターフェース装置3のマイコン20は室内機1から送信された最大出力電流値と必要負荷電流値を図示していない記憶手段に保持しておく(ステップS501)。次にこの最大出力電流値から必要負荷電流値を減算することにより、インターフェース装置3のフィルタ・電源回路18が供給可能な電流値(供給可能電流値)を算出する(ステップS502)。
インターフェース装置3はインターフェース装置3における負荷電流値(マイコン20や周辺機器接続回路22等で負荷電流の合計電流値)がステップS502で算出した供給可能電流値以下であるか判定する(ステップS503)。負荷電流値が供給可能電流値以下の場合は、排他制御はせずに通常動作とする(ステップS504)。負荷電流値が供給可能電流値よりも大きい場合は、負荷電流値と予め設定した排他A電流値との大小関係を比較する(ステップS505)。これ以降の処理(ステップ506〜ステップ511)は実施の形態2で説明した処理(ステップS305〜ステップS310)と同一であるので説明を省略する。
なお、以上の説明では、室内機1からインターフェース装置3に最大出力電流値と必要負荷電流値を送信するようにしたが、室内機1のマイコン11で最大出力電流値から必要負荷電流値を減算することにより、インターフェース装置3に供給可能な電流値(供給可能電流値)を算出して、この供給可能電流値をインターフェース装置3に送信するようにしても良い。
以上本実施の形態によれば、空気調和機の供給可能電流値を空気調和機の運転モードや空気調和機の付加機能の使用状況に応じて、インターフェース装置から供給可能な電流を制御するようにしたので、空気調和機の軽負荷運転状態における過剰な排他制御等必要以上に厳しい排他制御をすることを防止できる。また周辺機器との通信の迅速性を確保する等よりきめ細かい制御が行え、周辺機器への影響を最小限にした排他制御を実行できる。
実施の形態4.
実施の形態1〜3では、インターフェース装置が排他制御を行ったが、実施の形態4では空気調和機の室内機で排他制御を行う場合を図6及び図7のフローチャートを用いて説明する。なお、本実施の形態でのシステム構成は基本的には図1に示したものと同じであるが、相違点については以下の動作説明のなかで適宜言及する。
図6はインターフェース装置3のマイコン20の制御を示すフローチャートである。マイコン20はインターフェース装置3に接続された周辺機器4の有無や各周辺機器4の動作状態、及びLED回路23等インターフェース装置3内の内部回路の動作状態を把握する(ステップS601)。マイコン20は、把握した動作状態に基づいて、インターフェース装置3が供給する必要がある負荷電流値(必要負荷電流値)を算出する(ステップS602)。次に、算出した必要負荷電流値を通信信号線19、接続回路16、通信信号線6、接続回路12、通信信号線15の経路で室内機1のマイコン11へ送信する(ステップS603)。なお、ステップS602で算出する必要負荷電流値は周辺機器4の接続機器数や周辺機器4の稼動状態で変動する。必要負荷電流値を随時算出する代わりに必要負荷電流の最大値を予め算出してマイコン20の外部メモリ(図示せず)に保持しておき、この最大値を必要負荷電流値として室内機1に送信するようにしても良い。
図7は室内機1のマイコン11の制御を示すフローチャートである。マイコン11はまず室内機1の駆動回路13に対して排他制御を実行する。マイコン11はインターフェース装置3からインターフェース装置の必要負荷電流値を受信し、記憶手段に保持する。この記憶手段はマイコン11内部のデータ記憶領域を使用しても良いし、EEPROMなどの外部メモリでもよい(ステップS701)。次に、電源回路9の最大出力電流値からインターフェース装置の必要負荷電流値を減算して、室内機1の駆動回路13に供給可能な電流値(供給可能電流値)を算出する(ステップS702)。電源回路9の最大出力電流値は電源回路9の電源容量で決まる値であり、予め室内機1内の記憶手段に保持しておく。
次に、ステップS702で算出した供給可能電流値とマイコン11が排他制御しない場合の駆動回路13の負荷電流値を比較する(ステップS703)。負荷電流値が供給可能電流値以下の場合は、排他制御はせずに通常動作とする(ステップS704)。負荷電流値が供給可能電流値よりも大きい場合は、負荷電流値と予め設定した排他D電流値との大小関係を比較する(ステップS705)。ここで、排他D電流値は予め設定した駆動回路13に対する排他制御(タイプD)を実施した場合に想定される負荷電流値である。
排他制御の具体的な制御内容としては、風向制御を継続的に変化させるために複数のステッピングモータを駆動する場合に同時駆動から交互駆動に変更する制御や、風向制御ステッピングモータとフィルタ清掃用ステッピングモータを同時駆動させず交互駆動とする制御をステッピングモータ駆動回路13aに行わせることが考えられる。その他、常時駆動ではなくても影響の小さい付加機能を排他制御すればよい。
ステップS705で供給可能電流値が排他D電流値以上の場合は、排他制御(タイプD)を実施する(ステップS706)。供給可能電流値が排他D電流値未満の場合は、負荷電流値と予め設定した排他E電流値との大小関係を比較する(ステップS707)。ここで、排他E電流値は予め設定した排他制御(タイプE)を実施した場合に想定される負荷電流値であり、排他D電流値>排他E電流値の関係を満たすものとする。
ステップS707で供給可能電流値が排他E電流値以上の場合は、排他制御(タイプE)を実施する(ステップS708)。供給可能電流値が排他E電流値未満の場合は、負荷電流値と予め設定した排他F電流値との大小関係を比較する(ステップS709)。ここで、排他F電流値は予め設定した排他制御(タイプF)を実施した場合に想定される負荷電流値であり、排他D電流値>排他E電流値>電流値排他Fの関係を満たすものとする。ステップS709で供給可能電流値が排他F電流値以上の場合は、排他制御(タイプF)を実施する(ステップS710)。供給可能電流値が排他F電流値未満の場合は、排他制御を実施しても必要な負荷電流以上の供給電流を確保できない。この為インターフェース装置3の動作が不可である旨の情報をインターフェース装置3に送信する。(ステップS711)
インターフェース装置3のマイコン20は室内機1からインターフェース装置3の動作が不可である旨の情報を受信したら、周辺機器4の動作を必要最低限の動作とさせたり、停止させたりすることにより、インターフェース装置3で必要な負荷電流を低減させる。その後、すでに説明した図6の手順で再度必要負荷電流値を算出し、新しい必要負荷電流値を室内機1に送信する。室内機1はこの新しい必要負荷電流値を受信したら、すでに説明した図7の制御を実行する。以降、室内機1とインターフェース装置3が連携した動作を繰り返すことにより、最適な電流の配分形態が確定する。
以上の説明では排他制御の種別を3種類(D,E,F)としたが、3種類より多くすることも、少なくすることも可能である。また、インターフェース装置3に接続する周辺機器4と室内機1の駆動回路13の間で、動作の優先順位を予め設定して、室内機1のマイコン11でこの優先順位に基づいて動作させる機器や回路を選択するようにしても良い。
以上本実施の形態によれば、空気調和機側でインターフェース装置の負荷電流に応じた排他制御を実行するようにしたので、インターフェース装置に複雑な制御が不要になり、インターフェース装置のコストが低減できる。また、空気調和機とインターフェース装置とが連携した制御を行うことで、周辺機器及び空気調和機本体の各回路機能の選択的に動作させることができ、より最適な構成でシステム全体を動作させることができる。
実施の形態5.
実施の形態5では、インターフェース装置3のフィルタ・電源回路が出力する出力電圧値を考慮した排他制御について説明する。この実施の形態におけるフィルタ・電源回路18の内部構成をマイコン20との接続部分とともに図8に示す。その他の構成は図1に示したものと同様である。
図8において、フィルタ・電源回路18は、電源線17で受電した直流電力のノイズ成分の除去若しくは低減を行うフィルタ回路26と、フィルタ回路26が出力する電力信号に対して必要に応じて電圧変換処理をして、直流電源21a,21bを供給する電源回路27から構成される。フィルタ回路26と電源回路27間には、フィルタ回路26の出力電圧を分圧する抵抗28aと抵抗28bから成る分圧回路29があり、抵抗28aと抵抗28bの接続点の電圧がマイコン20のAD入力ポート30に入力している。なお、図1ではGNDは省略しているが、本図では分圧回路29をわかりやすくするためにGNDも記載している。
フィルタ回路26は、コモンモードチョークコイルやコンデンサなどから構成され、電源回路27は、定電圧を得るための3端子レギュレータや平滑するための電解コンデンサやセラミックコンデンサなどから構成されるが、いずれの回路も公知の技術を適用すれば実現できる。
フィルタ回路26に使用するコモンモードチョークコイルは直流抵抗が比較的大きい為、流れる電流に応じて電圧降下が発生する。マイコン20には、この電圧降下後の電圧を分圧回路29で分圧して得た分圧値がAD入力ポート30から入力される。マイコン20では予め分圧値と直流電源21a,21bの電圧値との対応関係を換算表として記憶手段(図示していない)に保持しておけば、この換算表を使用して直流電源21a,21bの電圧値を知ることができる。このようにして、分圧回路29はフィルタ・電源回路18が出力する電圧値に対応した電圧を測定する電圧測定手段となる。
次にフィルタ・電源回路18が出力する電圧が最低動作電圧以上となるようにインターフェース装置3のマイコン20が行う排他制御について図9のフローチャートに基づいて説明する。なお、最低動作電圧値は予め図示しない記憶手段(マイコン20内の記憶領域、又は外部メモリ)に保持しておき、マイコン20がこれを読み出して使用するものとする。
最初に、インターフェース装置3で排他制御をしない状態でフィルタ・電源回路18の直流電源21a,21bの出力電圧を測定する(ステップS901)。電圧測定はすでに説明したように、マイコン20のAD入力ポート30に入力された分圧回路29の分圧値出力に基づいて、換算表を用いて行う。以下、測定した出力電圧値を測定電圧と記す。
次に測定電圧と最低動作電圧値を比較する(ステップS902)。測定電圧が最低必要電圧値以上の場合は、排他制御はせずに通常動作可能と判断し、これ以降は通常制御で動作させる(ステップS903)。測定電圧が最低必要電圧値未満の場合は、排他制御(タイプG)を実施した状態で電圧測定を実行し、測定電圧を得る(ステップS904)。排他制御(タイプG)は後述の排他制御(タイプH)、排他制御(タイプI)よりも排他制御の制約の小さい制御とする。この為排他制御(タイプG)を実施時の負荷電流の最大値は排他制御(タイプH)又は排他制御(タイプI)実施時の負荷電流の最大値よりも大きくなる。また、排他制御(タイプG)での測定電圧は排他制御(タイプH)、排他制御(タイプI)の時の測定電圧よりも小さくなる。
次にステップS904で得た測定電圧と最低動作電圧値を比較する(ステップS905)。測定電圧が最低必要電圧値以上の場合は、排他制御(タイプG)で動作可能と判断し、以降の動作は排他制御(タイプG)で行うこととする(ステップS906)。測定電圧が最低必要電圧値未満の場合は、排他制御(タイプH)実施時の電圧を測定する(ステップS907)。排他制御(タイプH)は排他制御(タイプG)より制約の大きい排他制御とする。次にステップS907で得た測定電圧と最低動作電圧値を比較する(ステップS908)。ステップS907での測定電圧が最低必要電圧値以上の場合は、排他制御(タイプH)で動作可能と判断し、以降の動作は排他制御(タイプH)で行うこととする(ステップS909)。測定電圧が最低必要電圧値未満の場合は、排他制御(タイプI)実施時の電圧を測定し(ステップS910)、この測定電圧と最低動作電圧値を比較する(ステップS911)。排他制御(タイプI)は排他制御(タイプH)より制約の大きい排他制御とする。ステップS910での測定電圧が最低必要電圧値以上の場合は、排他制御(タイプI)で動作可能と判断し、以降の動作は排他制御(タイプI)で行うこととする(ステップS912)。測定電圧が最低必要電圧値未満の場合は、排他制御(タイプI)を行ってもインターフェース装置3を正常動作させることができないと判断し、インターフェース装置3は動作不可である旨の情報を空気調和機の室内機1へ送信する(ステップS913)。インターフェース装置3を動作不可とする代わりに、インターフェース装置3と周辺機器4の動作を必要最低限の動作に制限し、その旨を室内機1へ送信するようにしてもよい。
以上本実施の形態によれば、インターフェース装置の電源電圧の測定値に基づいて、インターフェース装置の負荷の排他制御するようにしたので、電源容量が許容する最大範囲まで周辺機器を接続することが可能となる。一般に機器に搭載する電源のスペックは、電源回路から供給される電圧のばらつきや、フィルタの回路インピーダンス等部品特性のばらつき、負荷電流のばらつきを考慮して、出力電圧がそれらのばらつきの最悪値を考慮しても回路やICの最低動作電圧を下回らないように設計される。この為、電源に対する必要スペックが実際の使用時の状態よりも必要以上に厳しいスペックとなってしまうことが多い。本実施の形態では実際の運用状態での測定電圧に基づいて制御するので、個々の製品のばらつきに即した制御とすることができ、インターフェース装置の電源容量に対するスペック条件を緩和することができ、また限られた電源の基でも、より制約の少ない条件で外部機器を使用することが可能となる。
以上の説明では、インターフェース装置3で排他制御を行うようにしたが、実施の形態4で説明したように空気調和機の室内機1で排他制御を行う場合にも、電源電圧の測定値に基づいた排他制御は適用可能である。
実施の形態1〜5では、空気調和機のインターフェース装置、及び空気調和システムについて説明したが、これらの実施の形態で説明したインターフェース装置は空気調和機以外の家電機器が、インターフェース装置を介して周辺機器を収容する際にも適用できることは言うまでもない。
1 空気調和機の室内機
2、25 商用電源
3 インターフェース装置
4 周辺機器
5、7、17 電源線
6、8、15、19 通信信号線
9、27 電源回路
10、21 直流電源
11、20 マイコン
12 接続回路
13 駆動回路
14、24 制御信号線
16 室内機接続回路
18 フィルタ・電源回路
22 周辺機器接続回路
23 LED回路
26 フィルタ回路
28 抵抗
29 分圧回路
30 AD入力ポート

Claims (5)

  1. 空気調和機と接続され、前記空気調和機から供給される電力で動作するインターフェース装置において、
    前記インターフェース装置は、周辺機器を接続する複数の接続回路と、前記接続回路の動作を制御するマイコンと、前記空気調和機から供給された電力を前記接続回路及び前記マイコンに供給する電力に変換する電源回路とを備え、
    前記マイコンは、前記周辺機器の動作タイミングを制御して前記接続回路の負荷電流が大きくなるタイミングをずらすことで、前記電源回路が供給する電流の最大値を低下させる排他制御を行うことを特徴とするインターフェース装置。
  2. 前記マイコンは、前記空気調和機から前記インターフェース装置に供給可能な電流値を前記空気調和機から受信し、前記供給可能な電流値と前記インターフェース装置での負荷電流とを比較し、
    前記負荷電流が前記供給可能な電流値より大きい場合には、前記周辺機器の動作タイミングを制御して前記接続回路での負荷電流が大きくなるタイミングをずらすことで、前記負荷電流が前記供給可能な電流値以下となるように排他制御を行うことを特徴とする請求項1記載のインターフェース装置。
  3. 前記マイコンは、前記空気調和機の電源回路が出力する最大出力電流値と、前記インターフェース装置に供給する電流を除いた前記空気調和機本体の動作に必要とする負荷電流値とを前記空気調和機から受信し、
    前記最大出力電流値から前記負荷電流値を減算することにより、前記インターフェース装置の電源回路が供給可能な電流値を算出し、
    前記供給可能な電流値と、前記インターフェース装置での負荷電流とを比較し、
    前記負荷電流が前記供給可能な電流値より大きい場合には、前記周辺機器の動作タイミングを制御して前記接続回路での負荷電流が大きくなるタイミングをずらすことで、前記負荷電流が前記供給可能な電流値以下となるように排他制御を行うことを特徴とする請求項1記載のインターフェース装置。
  4. 前記インターフェース装置は、前記空気調和機から受電した直流電力のノイズ成分の除去若しくは低減を行うフィルタ回路と、前記フィルタ回路の出力電圧を測定する電圧測定手段を備え、
    前記マイコンは、前記周辺機器の動作タイミングを制御して前記接続回路での負荷電流が大きくなるタイミングをずらすことで、前記フィルタ回路の出力電圧が所定値以上になるように排他制御を行うことを特徴とする請求項1記載のインターフェース装置。
  5. 空気調和機と、該空気調和機と接続され、前記空気調和機から供給される電力で動作するインターフェース装置と、前記インターフェース装置に接続される複数の周辺機器とを備えた空気調和システムであって、
    前記空気調和機は直流電力を出力する第1の電源回路と、前記空気調和機の動作を制御する第1のマイコンとを備え、
    前記インターフェース装置は、前記周辺機器を接続する複数の接続回路と、前記空気調和機から供給された電力を前記接続回路に供給する電力に変換する第2の電源回路と前記接続回路の動作を制御する第2のマイコンとを備え、
    前記インターフェース装置の第2のマイコンは前記インターフェース装置の負荷電流値を算出し、該負荷電流値を前記空気調和機に送信し、
    前記空気調和機の第1のマイコンは、前記インターフェース装置に供給可能な電流値と前記インターフェース装置から受信した前記負荷電流値とを比較し、前記供給可能な電流値が前記負荷電流値より小さい場合には、前記空気調和機内の駆動回路の動作タイミングを制御して、前記供給可能な電流値が前記負荷電流値以上となるように排他制御を行うことを特徴とする空気調和システム。
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