JP4196342B2 - 通信システムおよび通信アダプタ、電気機器 - Google Patents

Description

本発明は、電気機器とこれに接続されるネットワーク接続用の通信アダプタからなる通信システムの電源制御に関するものである。

従来の空気調和機（電気機器）では、運転が通常動作状態にある時、制御装置には、整流回路部、平滑回路部及びスイッチング電源部を介して安定化された電力が供給されていた。そして運転が停止状態に切り換ると、制御部には、スイッチング電源部を通さずに、整流回路部と平滑回路部を介した必要最小限の電力が供給されていた。この結果、停止状態では、スイッチング電源部による損失がゼロとなり、待機電力が大幅に削減されていた。（例えば、特許文献１参照）

特開２００１−２０１１３７号公報（図１、段落番号０００４）

従来の電気機器は以上のように構成されており、以下に示す様な課題を有していた。

従来の電気機器に、電気機器から給電を受けて動作する通信アダプタを接続し、ネットワークに繋がる通信システムを構築するケースを想定する。このケースでは、電気機器の運転が停止状態になると、電気機器には必要最小限の電力しか供給されなくなるので、通信アダプタに対する給電が困難になっていた。

この結果、通信アダプタは電力不足による動作不良を起こし、ネットワーク上の他の機器と通信することや、通信アダプタを介して電気機器を起動させることが困難になり、通信アダプタと電気機器からなる通信システムの信頼性が低下するという課題が生じていた。

本発明は、係る課題を解決するためになされたもので、電気機器が停止状態にあっても、通信アダプタには十分な電力が供給されるようにすることで、電力不足による通信アダプタの動作不良を解消し、通信アダプタと電気機器からなる通信システムの信頼性を改善することを目的にしたものである。

本発明に係る通信システムは、電力を供給する給電端子とデータの交換を行う通信／制御端子を外部に配設し、通常動作状態と停止状態を含む複数の運転状態のそれぞれに給電能力の異なる電力モードが割付けられた電気機器と、給電端子と通信／制御端子を介して接続され、電気機器からの給電によって電気機器及び外部機器とデータの交換を行う通信アダプタと、から構成される通信システムであって、電気機器は、停止状態における電力モードを、給電能力の高い電力モードに切換える電力モード切換手段を備えるようにしたものである。

通信アダプタに、十分な電力が常に供給されるようにしたので、電力不足による動作不良は起こらなくなり、電気機器が停止状態にあっても、ネットワーク上の他の機器と通信することが可能である他、通信アダプタを介して電気機器を起動させることも可能となる。この結果、高い信頼性を有する通信システムを提供できる効果がある。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る電気機器1と通信アダプタ２が接続されている様子を示した説明図である。
図において電気機器１は給電回路３を内蔵し、外部には電源端子４と制御端子５と通信端子７が配設されている。また通信アダプタ２は受電回路６を内蔵し、電気機器１と接続できるように外部に、電源端子４´と制御端子５´と通信端子７´が配設されている。そして電気機器１は、接続された通信アダプタ２を介してネットワークに繋がり、ネットワーク上の他の機器（図示せず）とデータの交換を行う。

ここで給電回路３は、電気機器１の動作電源であると共に、通信アダプタ２に電力を供給する供給電源である。また受電回路６は、電流を平滑化する回路や電圧変換用のレギュレータ（図示せず）などから構成されており、供給された電力を、通信アダプタ２を構成する回路部で使えるように、特定電圧の電力に変換する。
このような構成により電源端子４、電源端子４´を介して給電回路３から通信アダプタ２に供給された電力は、受電回路６により変換された後、駆動電力として通信アダプタ２を構成する回路部に供給される。

また図２は、本実施の形態に係る電気機器１の制御端子５近傍を抜き出した説明図である。
図において制御端子５近傍には回路接点１１が、配設されている。この回路接点１１は、通信アダプタの接続とメカニカルに連動して開閉し、この回路接点１１の開閉に伴ってＯＲロジック１２の端子２の電圧は“０”から“１”に切換る。

また制御部１３の端子Ａからは、電気機器１の運転状態に対応した電圧“０”若しくは“１”が出力され、この電圧はＯＲロジック１２の端子１に入力される。そしてＯＲロジック１２の出力電圧は、再び制御部１３の端子Ｂに入力され、ここで出力電圧に基づいた電力モードが選択される。この結果は制御部１３の端子Ｃから給電回路３に入力され、給電回路３は選択された電力モードで動作する。

次にこれら図１、２を参照しながら、電気機器１と通信アダプタ２の動作について説明する。
通信アダプタ２が接続されてない時、回路接点１１は開いており、ＯＲロジック１２の端子２の電圧は“０”である。このため、制御部１３の端子Ａから出力された電圧がそのままＯＲロジック１２の出力電圧となり、給電回路３は電気機器１の運転状態に対応した電力モードで動作する。

ここで電気機器１としてエアコンを例に取り上げ、電気機器１の運転状態と電力モードの関係について説明する。
通常動作しているエアコンは、ファンやルーバーなどを動作させるために大きな電流が必要であり、スイッチング電源を介して安定化された大電力が供給されている。これに対し、停止時のエアコンは、赤外線リモコンの受光部とマイコンが動作できれば良く、待機電力の削減を図るためにスイッチング電源を通さずに、整流回路と平滑回路を介した小さな電力が供給されている。

このようにエアコンでは、基本的な二つの運転状態である通常動作状態と停止状態に対し、それぞれ安定して大きな電力が供給される電力モードと、小さな電力が供給される電力モードが設定されている。以下では前者を「通常電力モード」と呼び、後者を「低消費電力モード」と呼ぶ。またこれら電力モードは、回路内部において、それぞれ電圧“１”と電圧“０”で識別されている。

次に通信アダプタ２を接続すると、回路接点１１は閉じてＯＲロジック１２の端子２の電圧は“１”となる。このため、制御部１３の端子Ａから出力された電圧にかかわらず、ＯＲロジック１２の出力電圧は常に“１” となり、給電回路３はエアコンの運転状態とは関係なく、常に「通常電力モード」で動作することになる。

この結果、通信アダプタ２には、常に十分な電力が供給されるようになり、通信アダプタ２が、エアコンの停止状態において、電力不足によって動作不良を起こし、ネットワーク上の他の機器と通信できなかったり、エアコンの運転を停止状態から通常動作状態に切換えたりすることができないといった不具合は解消され、通信アダプタと電気機器からなる通信システムの信頼性が改善される。

このように本実施の形態では、通信アダプタを接続する際に連動してＯＮ／ＯＦＦする機械的なスイッチを電気機器側に配設し、接続した時に電力モードが常に「通常電力モード」となるように構成したので、運転を停止状態から通常動作状態に切換える動作においても、通信アダプタは電力不足による動作不良を起こさなくなり、信頼性の高い通信システムを提供することが可能となる。

なお、ここでは機械的スイッチからなる回路接点１１を用いた場合について説明したが、回路接点１１はこれに限定されるものではない。例えば、フォトダイオードやフォトトランジスタと発光素子との組み合わせによる光スイッチや、磁気リードスイッチと磁石／電磁石との組み合わせによる磁気スイッチや、感温リードスイッチとヒータとの組み合わせによる温度スイッチであっても良いし、同様な機能を果たすものであれば何であっても構わない。また、ＯＲロジック１２についても同様であり、回路接点１１のＯＮもしくはＯＦＦをトリガとして、停止状態における電力モードを、強制的に給電能力の高い電力モードに切換える回路構成であれば何であっても構わない。

また本実施の形態では、電気機器の運転状態（電力モード）が二つしかない場合について説明してきたが、三つ以上ある場合も同じである。すなわち、停止状態において電力不足により動作不良を起こさないように、停止状態における電力モードを、給電能力の高い電力モードに切換え、通信アダプタ２には常に動作可能となる電力が供給されるようにすれば良い。

さらに本実施の形態では、回路接点１１が電気機器と通信アダプタの接続とメカニカルに連動して開閉し、この開閉に伴って電力モードが切換る場合について説明したが、通信アダプタ２の接続とは無関係に、手動でスイッチを切り換えるようにしても良い。
この場合、電気機器１の制御部１３は、例えば電気機器１内部の特定ポートをモニターすることによりスイッチ（図示せず）の入り切りを監視し、スイッチが入ったことを検出すると、現在の電気機器１の運転が停止状態で給電回路３の電力モードが「低消費電力モード」となっていても、直ちに給電回路３の電力モードを「通常電力モード」へ切り換えるように指示を出す。

実施の形態２．
実施の形態１では、電気機器側の制御端子５に機械的なスイッチを配設し、このスイッチのＯＮ／ＯＦＦにより電気機器１の電力モードを変更する場合を説明してきたが、本実施の形態では、制御信号によって電気機器１の電力モードを変更する場合について説明する。
図３は、本実施の形態に係る電気機器1と通信アダプタ２が接続されている様子を示した説明図である。

図においてマイコン８、マイコン８´はそれぞれ電気機器１、通信アダプタ２に内蔵されており、通信端子７、通信端子７´を介して相互にデータをやり取りする。また通信アダプタ２は、マイコン８´によって制御される通信装置９を内蔵し、通信装置９を介してネットワーク上の他の機器と通信する。
また図４、５は、それぞれマイコン８´の動作と電気機器１の動作を説明するためのフローチャートである。以下、図３〜５を参照しながら制御信号によって電気機器１の電力モードを変更する方法について説明する。

通信アダプタ２を電気機器１に接続すると、電気機器１が停止状態であっても、赤外線リモコンの受光部などを駆動するための小電力は供給されており、マイコン８´を駆動するための微小電力は確保できる。
したがって接続した時点よりマイコン８´は動作を開始し、マイコン８´は、まずリセット回路（図示せず）によりリセットされる（ステップＳ１、Ｓ２）。そしてリセットされたマイコン８´は、電力モードが常に「通常電力モード」となるようにするため、「給電モード変更要求」フレームを作成し、通信端子７´、通信端子７を介して電気機器１へ送信する（ステップＳ３）。

ここで電気機器１はデータ受信可能な状態（ステップＳＳ１）を保っており、データ受信後、受け取ったデータの内容を判定する（ステップＳＳ２）。「電力モード変更要求」フレームを受け取った場合には、電力モードが常に「通常電力モード」となるように変更する（ステップＳＳ３）。また「電力モード変更要求」フレーム以外のフレームを受信した場合は、対応する処理を行うフローへと移行する（ステップＳＳ４）。そして電気機器１は「通常電力モード」に変更すると同時に「電力モード変更完了」フレームを作成し、通信端子７と通信端子７´を介して通信アダプタ２へ返信する（ステップＳＳ５）。

通信アダプタ２は、この「電力モード変更完了」フレームを受信すると、直ちに内蔵されている通信装置９の電源を投入し、外部との通信をスタートする。
スタート後、電気機器１の電力モードは常に「通常電力モード」となるので、通信アダプタ２にも常に十分な電力が供給され、電気機器１の停止状態において、通信アダプタ２が、電力不足によって動作不良を起こすという不具合は生じなくなる。この結果、通信アダプタ２を介してネットワーク上の他の機器と通信したり、電気機器の運転を停止状態から通常動作状態に切換えたりする動作を確実に行うことができ、通信アダプタ２と家電機器1とからなる通信システムの信頼性が改善される。

このように本実施の形態では、通信アダプタを接続した際に取得した微小電力によりマイコンを動作させて制御信号を作成し、この制御信号により電気機器１の電力モードが、常に「通常電力モード」となるように変更したので、エアコンの運転を停止状態から通常動作状態に切換える場合であっても、通信アダプタ２は電力不足による動作不良を起こさなくなり、信頼性の高い通信システムを提供することが可能となる。

なお本実施の形態では、予め通信アダプタ２内の通信装置９の電源をＯＦＦにして、通信アダプタ２から電気機器１に通信端子７´、通信端子７を介して電気機器１の電力モードを変更した後、通信装置９の電源をＯＮするようにしたが、通信装置９自体に消費電力の異なる動作モードが設定されている場合には、状況に応じて適宜切換えるようにすれば良い。
例えばリセット直後に、通信装置９の動作モードを「低消費電力動作モード」に切換え、電気機器１の電力モードが「通常電力モード」に切換えられてから、通信装置９の動作モードを「通常電力動作モード」に切換えるようにしても良い。

また実施の形態１、２では、電気機器1における「通常電力モード」と「低消費電力モード」の給電電圧は同じであるとしたが、異なる場合はこの電圧に応じて通信装置９の動作モードを切り替えるようにしても良い。
例えばエアコンのように「通常電力モード」では１２Ｖであるのに対し、「低消費電力モード」では９Ｖに下がる場合、通信アダプタ２は電気機器1の電力モードの切換え情報を取得した時に、通信装置９の動作モードを切換えるようにすれば良い。

また本実施の形態２では、通信アダプタ２が、電気機器１から「電力モード変更完了」フレームを受信すると、通信アダプタ２内のマイコン８´が、通信装置９の電源を投入するようにしたが、電気機器１が給電回路３の電力モードを切換えると給電電圧が変化する場合については、通信アダプタ２はこの給電電圧を監視し、通信アダプタ２の通信装置９の電力モードを給電電圧の変化に対応させて切換えるようにしても良い。

実施の形態３
実施の形態２では、通信アダプタ２から電気機器１に対し、電力モードを変更する要求を出し、電気機器１が電力モードを変更する場合について説明してきた。本実施の形態では、通信アダプタ２が電気機器１から供給可能な電力情報を取得し、通信アダプタ２の通信装置９の電力モードを変更する場合について説明する。
電気機器1、通信アダプタ２の構成は、実施の形態１若しくは２で示したものと同じであるので、説明を省略する。

次に動作について説明する。
通信アダプタ２は、電気機器１に接続されると、まず供給可能な電力情報を取得するための「給電可能電力要求」フレームを作成し、電気機器１に対して送信する。「給電可能電力要求」フレームを受信した電気機器１は、直ちに供給可能な電力情報を含んだ「給電可能電力応答」フレームを作成し、通信アダプタ２に対して返信する。

そして通信アダプタ２は「給電可能電力応答」フレームを受信すると、この情報に適合するように通信装置９の消費電力を選び、動作モードを設定し直す。このようにして通信端子７´、通信端子７と電源端子４´、電源端子４のみを介して電力を制御することができる。

このように本実施の形態では、電気機器１から供給可能な電力情報を取得し、通信アダプタ２の通信装置９の動作モードを変更する方法を示した。この結果、取得した情報をもとに、通信装置９の能力を最大限に活かした動作モードを設定することができる。これにより、実施の形態１、２で説明した効果と併せ、性能の優れた通信システムを提供することが可能となる。

なお本実施の形態では、通信アダプタ２は、通信端子７´と通信端子７を介して、電気機器１から「給電可能電力応答」フレームを受信することで、通信アダプタ２の通信装置９の電力モードを設定するようにしたが、電気機器１が給電回路３の電力モードを切換えることによって給電電圧が変化する場合には、通信アダプタ２は、この給電電圧を監視し、給電電圧の変化に対応させて通信装置９の電力モードを設定するようにしても良い。

実施の形態４．
実施の形態１〜３では、電気機器１に通信アダプタ２を接続することにより、電気機器１の電力モードを変化させたが、電気機器１に実装されている他の操作スイッチ、または、電気機器１を遠隔操作する赤外線リモコンなどにより電気機器１の電力モードを変更できるようにしても良い。電気機器1、通信アダプタ２の構成は、実施の形態１若しくは２で示したものと同じであるので、説明を省略する。

この場合、電気機器１は、リモコンから自身の電力モードを変更する旨の操作を受けると、直ちにこの内容をもとにフレーム（以下、これを「電力モード変更通知」フレームと呼ぶ）を作成する。この「電力モード変更通知」フレームは、電気機器１から通信端子７、通信端子７´を介して通信アダプタ２へ送信される。そして「電力モード変更通知」フレームを受信した通信アダプタ２は、直ちに通信装置９の電源をＯＦＦにするか、通信装置９の電力モードを変更する。

これによりユーザは、電気機器１および通信アダプタ２を接続したままで、通信アダプタ２の通信装置９の機能を使用しない場合には、機能を不要とすることで電力を削減することができる。
また、他の通信装置から通信アダプタ２の通信装置９を介し、電気機器１の電力モードを、通信装置９の動作が維持される範囲内で変更するようにしても良い。

このように本実施の形態では、電気機器に通信アダプタを接続した場合に、遠隔操作するリモコンなどにより電気機器１の電力モードを変更できるようにしたので、実施の形態１、２で説明した効果と併せて、電気機器１および通信アダプタ２を接続した状態で、通信アダプタ２の通信装置９の機能を使用しない場合には、リモコンで不要に切り換えるなど、簡単に電力を削減することができる。

本発明の実施の形態１に係る電気機器と通信アダプタが接続されている様子を示した説明図である。 本発明の実施の形態１に係る電気機器の制御端子近傍を抜き出した説明図である。 本発明の実施の形態２に係る電気機器と通信アダプタが接続されている様子を示した説明図である。 本発明の実施の形態２に係る通信アダプタの動作フローである。 本発明の実施の形態２に係る電気機器の動作フローである。

符号の説明

１ 電気機器
２ 通信アダプタ
３ 給電回路
４ （電気機器１の）電源端子
４´ （通信アダプタ２の）電源端子
５ （電気機器１の）制御端子
５´ （通信アダプタ２の）制御端子
６ 受電回路
７ （電気機器１の）通信端子
７´ （通信アダプタ２の）通信端子
８ （電気機器１の）マイコン
８´ （通信アダプタ２の）マイコン
９ 通信装置
１１ 回路接点
１２ ＯＲロジック
１３ 制御部

Claims (9)

1. 電力を供給する給電端子とデータの交換を行う通信／制御端子を外部に配設し、通常動作状態と停止状態を含む複数の運転状態のそれぞれに給電能力の異なる電力モードが割付けられた電気機器であって、
   停止状態に対応する電力モードを給電能力の高い電力モードに切換える電力モード切換手段を備え、
   当該電気機器からの給電によって外部機器とデータの交換を行う通信アダプタを接続することで外部機器とデータの交換を行い、
   前記通信アダプタの接続と連動して前記通信アダプタから送信されてきた電力モードの変更を要求する内容の要求フレームをもとに、
   停止状態に対応する電力モードを給電能力の高い電力モードに切換えると共に、
   電力モードの切換えが完了した内容の完了フレームを作成し、これを前記通信アダプタに送信するようにした
   ことを特徴とする電気機器。
2. 電力を供給する給電端子とデータの交換を行う通信／制御端子を外部に配設し、通常動作状態と停止状態を含む複数の運転状態のそれぞれに給電能力の異なる電力モードが割付けられた電気機器であって、
   停止状態に対応する電力モードを給電能力の高い電力モードに切換える電力モード切換手段を備え、
   当該電気機器からの給電によって外部機器とデータの交換を行う通信アダプタを接続することで外部機器とデータの交換を行い、
   前記通信アダプタと前記電気機器の接続に連動して、停止状態における電力モードを給電能力の高い電力モードに切換え、
   前記通信アダプタの接続に連動して前記通信アダプタから送信されてきた供給可能な電力情報を要求する内容の電力情報要求フレームをもとに、
   供給可能な電力情報を回答する内容の電力情報応答フレームを作成し、これを前記通信アダプタに送信するようにした
   ことを特徴とする電気機器。
3. 電力を供給する給電端子とデータの交換を行う通信／制御端子を外部に配設し、通常動作状態と停止状態を含む複数の運転状態のそれぞれに給電能力の異なる電力モードが割付けられた電気機器であって、
   停止状態に対応する電力モードを給電能力の高い電力モードに切換える電力モード切換手段と、
   前記電力モードを切換える機能を有したリモコンと、
   を備え、
   当該電気機器からの給電によって外部機器とデータの交換を行う通信アダプタを接続することで外部機器とデータの交換を行い、
   前記通信アダプタと前記電気機器の接続に連動して、停止状態における電力モードを給電能力の高い電力モードに切換え、
   前記リモコンの操作により電力モードが切換えられると、直ちに電力モードが切換えられた内容の電力モード切換フレームを作成し、これを前記通信アダプタに送信するようにした
   ことを特徴とする電気機器。
4. 給電端子と通信／制御端子を介して電気機器と接続され、その電気機器からの給電によって、当該電気機器及び外部機器とデータの交換を行う通信アダプタであって、
   消費電力の異なる複数の動作モードが割付けられ外部機器とデータの交換を行う通信装置と、
   前記通信装置の動作モードを切換える動作モード切換手段と、
   を備え、
   前記電気機器の接続に連動して前記電気機器に対して電力モードの変更を要求する内容の要求フレームを作成して送信すると共に、
   前記動作モード切換手段は、前記電気機器から返信されてきた、電力モードの切換えが完了した内容の完了フレームをもとに、前記通信装置の動作モードを、消費電力の大きな動作モードに切換えるようにした
   ことを特徴とする通信アダプタ。
5. 給電端子と通信／制御端子を介して電気機器と接続され、その電気機器からの給電によって、当該電気機器及び外部機器とデータの交換を行う通信アダプタであって、
   消費電力の異なる複数の動作モードが割付けられ外部機器とデータの交換を行う通信装置と、
   前記通信装置の動作モードを切換える動作モード切換手段と、
   を備え、
   前記電気機器の接続に連動して前記電気機器に対して供給可能な電力情報を要求する内容の電力情報要求フレームを作成して送信すると共に、
   前記動作モード切換手段は、供給可能な電力情報を要求する内容の電力情報応答フレームをもとに、前記通信装置の動作モードを切換えるようにした
   ことを特徴とする通信アダプタ。
6. 給電端子と通信／制御端子を介して電気機器と接続され、その電気機器からの給電によって、当該電気機器及び外部機器とデータの交換を行う通信アダプタであって、
   消費電力の異なる複数の動作モードが割付けられ外部機器とデータの交換を行う通信装置と、
   前記通信装置の動作モードを切換える動作モード切換手段と、
   を備え、
   前記動作モード切換手段は、直ちに電力モードが切換えられた内容の電力モード切換えフレームをもとに、前記通信装置の動作モードを切換えるようにした
   ことを特徴とする通信アダプタ。
7. 請求項１記載の電気機器と、請求項４記載の通信アダプタと、
   から構成されることを特徴とする通信システム。
8. 請求項２記載の電気機器と、請求項５記載の通信アダプタと、
   から構成されることを特徴とする通信システム。
9. 請求項３記載の電気機器と、請求項６記載の通信アダプタと、
   から構成されることを特徴とする通信システム。

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