JP4648195B2 - 設備機器用通信回路 - Google Patents

Description

本発明は、エアコンなどの住宅設備機器における機器の主要構成部分間のデータ通信回路に関するものであり、例えば、セパレート式エアコンの室外機と複数台も有り得る室内機の間のデータ通信に関するものであり、特に、配線の線の数を少なく、かつ通信配線が長い場合にでも高速で通信できる回路に関するものである。

従来、エアコンの室内機と室外機との通信は、図７に示すように、配線を３本として、そのうち２本は交流電源、残り１本が通信線であり、通信の基準電源は交流電源の片方と共有しているものが用いられている（例えば、特許文献１参照）。
この方法は、1本の通信線でデータを送受信するもので、線上を電流が流れているかどうかで、受信用フォトカプラ５２６、５３６の一次側のＬＥＤを発光させて制御回路５２１、５３１にてもう一方からのデータを受け取るものである。ここで、線路に直列に挿入された抵抗５２９、５３９とダイオード５２８、５３８は、配線の結線を誤り、通信回路に過大な電圧が印加されたときの保護を行うものである。
また、別の方法として、図８に示すように、通信線は専用で二本、無極性で伝送する方式も採用されている。この場合、伝送速度は前述の３本での方式よりも高速にすることができる。また、この場合には、電源線と通信線とが分離されており、あやまって電源線を通信線に接続した場合には、制御回路６２１、６３１に電源が供給されないので、通信回路に直列に挿入されたリレー６２９、６３９をＯＮすることがなくなり、結線を誤ったときに回路が破壊することがないようにしている（例えば、非特許文献１参照）。
特開平０６−１４７６１６号公報 小川ほか「異種異馬力ビル用システムマルチエアコン」Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｐｏｒｔ、Ｖｏｌ．３８、Ｎｏ．1、Ｆｅｂ．、１９９２

しかしながら、上記従来の構成のうち図７の３線による通信では、誤結線時の回路破壊防止のために通信線路に抵抗を挿入しているため、長配線になると、線間の浮遊容量と保護用の抵抗で決まる時定数のために、回路の応答が遅くなり高速伝送ができなくなるという課題がある。
また、図８の場合には、通信線と電源線が別々であることから、少なくとも４線が必要になるという課題を有していた。
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、複数の端末を有している場合でも配線を３線で行え、かつ、高速通信が実現でき、誤結線でも破壊しない通信回路を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、
交流を直流に変換する直流電源
回路（２２）と、
前記直流電源回路の両出力電極間に直列接続された定電流回路（２３）とスイッチ素子（２４；１２４）と電流検出手段（２６）と、
前記スイッチ素子と前記電流検出手段の間の結線と通信線接続部の間に配設した親局用リレー（２５；１２５）と、
前記通信線接続部と前記直流電源回路の負極の間に配設した異常電圧検出手段（２８，２９；１２８，１２９，１２０）と、
前記電流検出手段と前記異常電圧検出手段からの入力信号を受けて前記スイッチ素子ならびに前記親局のリレーを制御する制御回路（２１；１２１）と
を内部に設けた親局（２）と、
通信線接続部に一端を接続した子局用リレー（３５）と前記子局用リレーの他端と前記交流電源の間に直列に配設した子局用定電流回路回路（３３）と子局用電流検出手段（３６）と、
前記子局用リレーと前記交流電源の間に配設された子局用スイッチ素子（３４）と、
前記通信線接続部と前記交流電源の間に配設した子局用異常電圧検出手段（３８，３９；１３８，１３９，１３０）と、
前記子局用電流検出手段と前記子局用異常電圧検出手段からの入力信号を受けて前記子局用リレー並びに前記子局用スイッチ素子を制御する制御回路（３１）と、
を内部に設けた少なくとも１つの子局とを接続してなる設備機器用通信回路であって、前記親局と子局は各々の通信線接続部において通信線と接続され、且つ共通線接続部において交流電源に結線されたことを特徴とする設備機器用通信回路である。

上記構成を具備することによって、通信線路上には抵抗素子が存在しないので、浮遊容量と抵抗の積で決まる時定数による回路の応答遅れが殆どなくなり、高速でのデータ伝送が可能になる。また、通信回路にリレーを挿入することにより、誤結線により、通信線に高い電圧が印加されることになった場合には、回路に高電圧が印加されることが防止でき、機器の電源を含む三本の線による機器間の給電と高速通信が実現できる。

好ましい実施の形態における設備機器用通信回路は、
交流を直流に変換する直流電源回路（１２２）と、
前記直流電源回路の両出力電極間に直列接続された定電流回路（３２３）と電流検出手段（３２６）と、
前記定電流回路と前記電流検出手段の間の結線と通信線接続部と前記直流電源回路の負側の電極との間にスイッチ素子（３１９，３２４）を設け、
前記定電流回路と前記電流検出手段の間の結線と通信線接続部との間に配設した親局用リレー（１２５）と、
前記通信線接続部と前記直流電源回路の負極の間に配設した異常電圧検出手段（１２８，１２９，１２０）と、
前記電流検出手段と前記異常電圧検出手段からの入力信号を受けて前記スイッチ素子ならびに前記親局用リレーを制御する制御回路（３２１）と、
を内部に設けた親局と、
通信線接続部に一端を接続した子局用リレー（３５）と前記子局用リレーの他端と前記交流電源の間に直列に配設した子局用定電流回路（３３）と子局用電流検出手段（３６）と、
前記子局用リレーと前記交流電源の間に配設された子局用スイッチ素子（３４，３２）と、
前記通信線接続部と前記交流電源の間に配設した子局用異常電圧検出手段と（３８，１３９，１３０）、
前記子局用電流検出手段と前記子局用異常電圧検出手段からの入力信号を受けて前記子局用リレー並びに前記子局用スイッチ素子を制御する制御回路（３１）と、
を内部に設けた少なくとも１つの子局とを接続してなる設備機器用通信回路であって、前記親局と子局は各々の通信線接続部において通信線と接続され、且つ共通線接続部において交流電源に結線されたことを特徴とする設備機器用通信回路である。

別の好ましい実施の形態における設備機器用通信回路は、
交流を直流に変換する直流電源回路（２２）と、
前記直流電源回路の両出力電極間に直列接続された電流値を可変できる定電流回路（２２３）と電流検出手段（２６）と、
前記電流値を可変できる定電流回路と前記電流検出手段の間の結線と通信線接続部の間に配設した親局用リレー（２５）と、
前記通信線接続部と前記直流電源回路の負極の間に配設した異常電圧検出手段（２８，２９）と、
前記電流検出手段と前記異常電圧検出手段からの入力信号を受けて前記電流値を可変できる定電流回路ならびに前記親局用リレーを制御する制御回路（２１）と、
を内部に設けた親局と、
通信線接続部に一端を接続した子局用リレー（３５）と、
前記子局用リレーの他端と前記交流電源の間に直列に配設した子局用定電流回路回路（３３）と子局用電流検出手段（３６）と、
前記子局用リレーと前記交流電源の間に配設された子局用スイッチ素子（３３１，３４）と、
前記通信線接続部と前記交流電源の間に配設した子局用異常電圧検出手段（３８，３９）と、
前記子局用電流検出手段と前記子局用異常電圧検出手段からの入力信号を受けて前記子局用リレー並びに前記子局用スイッチ素子を制御する制御回路（３１）と、
を内部に設けた少なくとも１つの子局とを接続してなる設備機器用通信回路であって、前記親局と子局は各々の通信線接続部において通信線と接続され、且つ共通線接続部において交流電源に結線されたことを特徴とする設備機器用通信回路である。

好ましい実施の形態においては、親局の直流電源回路（２２）の両出力電極間に更に定電圧回路（２７）を設けたことを特徴とする。

好ましい実施の形態においては、親局の電流検出手段（２６）に直列にそれより大きい電流を検出する第二の電流検出手段（２３１）を接続し、第二の電流検出手段の出力により、前記親局の電流検出手段に流れる電流を別の経路（２３２）にバイパスすることを特徴とする。

好ましい実施の形態においては、親局の電流検出手段に直列にそれより大きい電流を検出する第二の電流検出手段（２１１）を接続し、第二の電流検出手段（２１１）の出力により、前記親局の電流値を可変できる定電流回路（２２３）の電流値を減少せしめることを特徴とする。

好ましい実施の形態においては、子局の送信用スイッチ素子として、半導体スイッチ素子（３４）とインピーダンス素子（３３１）を直列に接続して用いることを特徴とする。

上記から明らかなように、本発明は、エアコンの室外機と室内機との間のように電力配線と通信配線が必要な場合において、複数の端末への接続を定電流回路により電圧調整しながら分配できるようにするもので、この構成によれば、回路に直列の抵抗がないため、浮遊容量と抵抗との積である時定数がないので、高速でデータ伝送が可能であるという効果を奏する。

また、本発明は、通信線に印加されてる電圧を検出して、高電圧の時には、リレーにより通信回路を遮断するもので、この構成によれば、誤結線による回路の破損を防ぐのみならず、誤結線であることと通信回路故障であることとが区別でき、配線施工者に異常原因を通知できる効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１において、回路ブロック２は親局の回路であり、回路ブロック３、４、５は子局の回路である。親局回路は、機器全体を動かすための交流電源１から得た電力から直流電源２２により直流電源を生成する。直流電源２２のプラス側から、定電流回路２３、送信用フォトカプラ２４の二次側、受信用フォトカプラ２６の一次側、定電圧回路２７を直列接続して直流電源２２のマイナス側に到達する。送信用フォトカプラ２４は、スイッチ素子を構成し、受信用フォトカプラ２６は、電流検出手段を構成する。直流電源２２のマイナス側は交流電源１の一端と同じ線にすることで、子局への線路が電源を含めて３本で実現できる。さらに、送信用フォトカプラ２４の二次側と受信用フォトカプラ２６の一次側の接続点からは、リレー２５へと接続され、リレー２５のもう一端が通信線への接続部として、配線を介して子局３、４、５へと接続されている。また、通信端子と直流電源２２のマイナス側との間に抵抗２８と一次側の発光ダイオードが両方向に構成されている交流用フォトカプラ２９（以下、ＡＣフォトカプラとする）が具備されている。抵抗２８とフォトカプラ２９で異常電圧検出手段を構成する。また、親局２における制御回路２１は、送信信号を送信用フォトカプラ２４の一次側に出力し、受信信号を受信用フォトカプラ２６の二次側から入力する、通常のデータ通信処理を行う。また、制御回路２１は、ＡＣフォトカプラ２９の出力を見て、誤結線などにより通信端子に高電圧が印加されている場合には、リレー２５がＯＮしないように制御する。なお、定電流回路２３と送信用フォトカプラ２４の二次側の接続順序は逆であっても動作することはいうまでもない。同様に、送信用フォトカプラ２６の二次側と定電圧回路２７の接続順序も逆であってもよいし、抵抗２８とＡＣフォトカプラ２９の一次側の接続順序も逆であっても、同じく動作する。

次に回路ブロック３の子局の構成について説明する。子局においても親局と同様に、通信線と機器の電源と通信との共通線との間に、抵抗３８とＡＣフォトカプラ３９とを接続する。抵抗３８とＡＣフォトカプラ３９は、異常電圧検出手段を構成する。

また、通信線からは、リレー３５を介して、１つは、定電流回路３３と受信用フォトカプラ３６の一次側をへて、共通線に接続している。もうひとつは送信用フォトカプラ３４の二次側をへて、共通線に接続されている。受信用フォトカプラ３６は、子局用の電流検出手段を構成する。子局３における制御回路３１は親局２と同様に、送信信号を送信用フォトカプラ３４の一次側に出力し、受信信号を受信用フォトカプラ３６の二次側から入力する、通常のデータ通信処理を行う。また、制御回路３１は、ＡＣフォトカプラ３９の出力を見て、誤結線などにより通信線への接続部に高電圧が印加されている場合には、リレー３５がＯＮしないように制御する。また、親局２と同様に、定電流回路３３と受信用フォトカプラ３６の一次側の接続順序、抵抗３８とＡＣフォトカプラ３９の一次側の接続順序がそれぞれ逆であっても同様の動作をする。

以上より明らかなように、親局の制御回路２１は、親局の異常電圧検出手段２８，２９の出力に基づき、通信線接続部と直流電源回路の間の電圧が所定値を下回っている時、親局用リレー２５をＯＮし、子局の制御回路３１は、子局の異常電圧検出手段３８，３９の出力に基づき、通信線接続部と直流電源回路の間の電圧が所定値を下回っている時、子局用リレー３５をＯＮする制御を行う。

なお、図１において、親局の電流検出手段である送信用フォトカプラ２６と定電圧回路２７の直列接続に対し、抵抗を並列に接続し、電流の一部をその抵抗に流れるようにしてもよい。

交流電源線と通信線の合計３本の線は、子局４、５へも同様の接続をすることが可能である。

図４は、親局２および子局３におけるそれぞれの制御回路２１あるいは３１のリレー２５あるいは３５への制御の手順を示すフローチャートである。制御回路２１あるいは３１は電源投入され、プログラムがリセットされ、ステップ４０１で各種の変数や入出力の初期化を行ったのち、ステップ４０２において、一旦、リレー２５あるいは３５をそれぞれＯＦＦする。次にステップ４０３に進み、ＡＣフォトカプラ２９あるいは３９の出力から判断を行う。

ステップ４０３において、ＡＣフォトカプラ２９あるいは３９がＯＦＦであれば、通信線への接続部に高い電圧が印加されていない可能性があり、異常電圧は、検出されておらないと判断され、ステップ４０４へと進む。ＡＣフォトカプラ２９あるいは３９がＯＮであれば、通信端子に高い電圧が印加されていることになり、異常電圧が検出される。この場合は、誤結線であるので、装置に具備している表示手段（図示せず）を用いて、誤結線で有る旨を表示し、結線作業を行った人に誤結線であり、通信回路の故障ではないことを通知せしめる。表示手段としては、発光ダイオードの点滅や液晶などで文字で表示するなどが可能である。一方、ステップ４０４ではＡＣフォトカプラ２９あるいは３９のＯＦＦ状態が一定時間連続しているかどうかを確認する。制御回路２１は、通信線と共通線の間に所定時間以上、たとえば、少なくとも交流電源の電源周期より長い期間を、所定回数連続した時間以上、電圧が印加されていないことを検出した場合、リレー２５をＯＮする。一定時間連続してＯＦＦであれば、処理４０５へとすすみ、一定時間経過していなければ、ステップ４０２へと戻る。ステップ４０５では、高い電圧が印加されていなことが確認されているので、リレー２５あるいは３５をＯＮし、通信可能にする。そして、ステップ４０６へと進み、通常の通信制御処理を行う。

次に、図１の回路構成でのデータ伝送について説明する。親局２からデータを送信するには、子局３、４、５が受信が可能であるように各子局の送信用フォトカプラ３４をＯＦＦしておき、親局２の送信用フォトカプラ２４をＯＮ／ＯＦＦすることで、通信線路に電流が流れ、子局３の受信用フォトカプラ３６がＯＮ／ＯＦＦする。このとき、受信用フォトカプラ３６の一次側には、定電流回路２３、３３のうちの少ない方の電流が流れたり切れたりする。

図１のように子局が複数ある場合には、子局側の定電流回路の設定電流値の合計値と親局２の受信用フォトカプラ２６に流す電流の合計値よりも少し大きい値を親局２の定電流回路２３の設定電流値にしておく。子局３からデータを送信するには、親局２の送信用フォトカプラ２４をＯＮしておき、子局３の送信用フォトカプラ３４をＯＮ／ＯＦＦする。送信用フォトカプラ３４をＯＮすると、線路と共通線との間の電位差が殆どゼロになるので、親局２の受信用フォトカプラ２６はＯＦＦ状態になる。同様に他の子局でも受信用フォトカプラはＯＦＦ状態になり、送信用フォトカプラ３４をＯＦＦすると、親局２および子局の受信用フォトカプラはＯＮになる。このようにして、子局からの送信は他の子局と親局で同時に受信することができる。

（実施の形態２）
図２は、第２の実施形態を示す回路図である。図２においては、親局３０２の回路構成が実施の形態１と異なっている。親局３０２における直流電源２２のプラス側から送信用フォトカプラ２４の二次側、受信用フォトカプラ２６の一次側、定電流回路３２３を直列に接続して直流電源２２のマイナス側に至る。

そして、この実施の形態によれば、実施の形態１における定電圧回路２７を省略できる。制御回路２１、３１における送受信およびリレーの制御方法は実施形態１と同じである。通信線を流れる電流は、親局３０２および各子局３０３、３０４、３０５における定電流回路の合計値になる。
なお、親局３０２において、受信用フォトカプラ２６と定電流回路３２３の接続順序を逆にしても同様の効果が得られる。

（実施の形態３）
図３は、第３の実施形態を示す回路図である。図３の回路は実施の形態１で示した回路図とは、受信用フォトカプラ２６、３６の一次側に放電促進用の抵抗２２０，２３０を並列接続している。これにより、通信線路の電流をＯＦＦにしたときに、浮遊容量などに蓄積された電荷を速やかに放電することができ、通信速度をさらに速めることが可能になる。

（実施の形態４）
図５は第４の実施の形態を示す、子局の回路図である。図５の回路図は実施の形態の１、２で示した回路に対して、受信用フォトカプラ３６の一次側に通信線の電圧により、強制的に放電を行う放電回路７３２を追加している。放電回路７３２は通信線が共通線に対して高い電位になっているときには、受信用フォトカプラ３６の一次側を短絡しない。ところが、通信線路の電流をＯＦＦして、通信線の電圧が下がりはじめると、受信用フォトカプラ３６の一次側を短絡するように動作する。そして、通信線の電圧が十分に下がると、放電回路７３２は動作しなくなり、短絡は解除され、通信線の電圧上昇が再び可能なようになる。

（実施の形態５）
図６は第５の実施形態を示す、親局の回路図である。図６において、受信用フォトカプラ２６と定電圧回路２７の接続順序は、図１と比べ、入れ替えられており、更に放電回路８２０が受信用フォトカプラ２６の一次側に設けられている。図６の回路図は実施の形態の１で示した親局２の回路構成に対して、受信用フォトカプラ２６の一次側に通信線の電圧により、強制的に放電を行う放電回路８２０を追加している。放電回路８２０は通信線が共通線に対して高い電位になっているときには、受信用フォトカプラ２６の一次側を短絡しない。ところが、通信線路の電流をＯＦＦして、通信線の電圧が下がりはじめると、受信用フォトカプラ２６の一次側を短絡するように動作する。そして、通信線の電圧が十分に下がると、放電回路８２０は動作しなくなり、短絡は解除され、通信線の電圧上昇が再び可能なようになる。

（実施の形態６）
図９において、回路ブロック１０２は親局の回路であり、回路ブロック３、４、５は子局の回路である。親局回路は、機器全体を動かすための交流電源１から得た電力から直流電源１２２により直流電源を生成する。直流電源１２２のプラス側から、定電流回路１２３、送信用フォトカプラ１１９の二次側で駆動されるＰＮＰトランジスタ１２４、受信用フォトカプラ１２６の一次側、定電圧回路１２７を直列接続して直流電源１２２のマイナス側に到達する。ＰＮＰトランジスタ１２４は、スイッチ素子を構成し、受信用フォトカプラ１２６は、電流検出手段を構成する。直流電源１２２のマイナス側は交流電源１の一端と同じ線にすることで、子局への線路が電源を含めて３本で実現できる。さらに、ＰＮＰトランジスタ１２４と受信用フォトカプラ１２６の一次側の接続点からは、リレー１２５へと接続され、リレー１２５のもう一端が通信線への接続部として、配線を介して子局３、４、５へと接続されている。また、通信端子と直流電源１２２のマイナス側との間に抵抗１２８と一次側の発光ダイオードが直流電源１２２の極性とは逆方向に構成されているフォトカプラ１２９が具備されており、フォトカプラ１２９の一次側の発光ダイオードとは逆極性にダイオード１２０を接続している。抵抗１２８とフォトカプラ１２９とダイオード１２０で異常電圧検出手段を構成する。すなわち、異常電圧検出手段は、抵抗１２８と１次側が通信時とは逆極性の電圧が印加されたときに発光する発光ダイオードと前記発光ダイオードとは逆方向の極性のダイオード１２０を並列した回路で構成される。

また、親局１０２における制御回路１２１は、送信信号を送信用フォトカプラ１２４の一次側に出力し、受信信号を受信用フォトカプラ１２６の二次側から入力する、通常のデータ通信処理を行う。また、制御回路１２１は、フォトカプラ１２９の出力を見て、誤結線などにより通信端子に交流電圧が印加されている場合には、リレー１２５がＯＮしないように制御する。なお、定電流回路１２３とＰＮＰトランジスタ１２４の接続順序は逆であっても動作することはいうまでもない。同様に、受信用フォトカプラ１２６の二次側と定電圧回路１２７の接続順序も逆であってもよいし、抵抗１２８とフォトカプラ１２９の一次側の接続順序も逆であっても、同じく動作する。

制御回路１２１は、親局の異常電圧検出手段１２８，１２９，１２０の出力に基づき、親局の通信線接続部と直流電源回路の間の電圧が通信時と逆の極性が検出されることがない場合には、親局用リレー１２５をＯＮし、子局の制御回路３１は、子局の異常電圧検出手段１３８，１３９，１３０の出力に基づき、通信線接続部と直流電源回路の間の電圧が通信時と逆の極性が検出されることがない場合には、子局用リレー３５をＯＮする制御を行う。

次に回路ブロック３の子局の構成について説明する。子局においても親局と同様に、通信線と機器の電源と通信との共通線との間に、抵抗１３８とフォトカプラ１３９とを接続する。フォトカプラ１３９は親局１０２におけるフォトカプラ１２９と同様に、通常かかる電圧とは逆方向に一次側の発光ダイオードを接続し、通常かかる電圧と同一方向にはダイオード３０を接続する。抵抗１３８とフォトカプラ１３９とダイオード１３０で異常電圧検出手段を構成する。
また、通信線からは、リレー３５を介して、送信用フォトカプラ３４の二次側で駆動されるＮＰＮトランジスタ３２をへて、共通線に接続されている。他は、図１の子局３と同じである。

以上より、明らかなように、親局のスイッチ素子が、フォトカプラとＰＮＰトランジスタで構成され、フォトカプラの二次側のフォトトランジスタに対して、エミッタ側を共通線に接続し、コレクタ側をＰＮＰトランジスタのベースに接続し、ＰＮＰトランジスタのエミッタとコレクタをもってスイッチ回路を構成する。子局のスイッチ素子も同様に構成することも可能である。
また、子局のスイッチ素子が、フォトカプラとトランジスタで構成され、フォトカプラの二次側のフォトトランジスタに対して、エミッタ側をトランジスタのベースに接続し、コレクタ側をトランジスタのコレクタに接続し、トランジスタのエミッタを共通線に接続し、トランジスタのエミッタとコレクタをもってスイッチ素子を構成する。
この実施の形態の動作は、図４に示したフローチャートと同じであるので、説明を省略する。

この構成にすることにより、親局１０２側は、定電流回路１２３、ＰＮＰトランジスタ１２４、受信用フォトカプラ１２６、定電圧ダイオード１２７の各部品に電流が流れるかどうかの動作で通信が行われ、子局３側では、定電流回路３３、受信用フォトカプラ３６、送信用フォトカプラ３４、トランジスタ３２の各部品に電流が流れるかどうかの動作で通信が行われる。親局１０２は、図１のものと比べ、定電流回路１２３から受信用フォトカプラ１２６に流れる定電流は、送信用フォトカプラ１１９の二次側を通らないので、送信用フォトカプラ１１９の二次側の内部抵抗の影響を受けることがない。この結果、通信電流が流れる部分には、抵抗が無い回路構成になっているので、通信線が長くなった場合に通信線と共通線との間の線間静電容量容量が増大した場合でも、応答遅れの主要因を決める、抵抗値と静電容量の積である時定数が非常に小さくなり、高速でのデータ伝送を可能にすることができる。

また、図９に示すように、子局の数が複数になり、誤結線であっても、通信線と共通線との間の電圧がさほど高電圧にならない場合がある。この場合であっても、この実施の形態においては、異常電圧検出手段に、フォトカプラとダイオードを用いているので、高電圧と通常の通信時の電圧との弁別が容易になる。さらに、この実施の形態の異常電圧検出手段にあっては、交流電圧１の電圧が大きく変動しても、誤結線による高電圧なのか、交流電圧上昇に高電圧なのかも弁別できる。

（実施の形態７）
図１０は、第７の実施形態を示す回路図である。図１０においては、親局３０２の回路構成が実施の形態６と異なっている。親局３０２における直流電源１２２のプラス側から定電流回路３２３、受信用フォトカプラ３２６の一次側、定電圧ダイオード３２７を直列に接続して直流電源１２２のマイナス側に至る。また、定電流回路３２３と受信用フォトカプラ３２６の一次側との接続点と直流電源１２２のマイナス側との間に、送信用フォトカプラ３１９で駆動されるトランジスタ３２４を接続する。また、実施の形態６と同様に、定電流回路３２３と受信用フォトカプラ３２６の一次側との接続点と通信線との間にリレー１２５を接続し、誤結線時には、通信回路を遮断できるようにする。

そして、この実施の形態によれば、直流電源１２２の両極から直列に接続されている回路が少なくなるため、直流電源１２２の電圧を低く設定することができる。
なお、親局３０２において、受信用フォトカプラ３２６と定電圧回路３２７の接続順序を逆にしても同様の効果が得られる。

図１０での回路構成におけるデータ伝送については、図９でのデータ伝送と比べて、親局の受信時に、送信用フォトカプラ３１９をＯＦＦにしておく点が異なるが、その他については、実施の形態６と同じである。
また、実施の形態６と同じように、データ通信部分には抵抗が殆どないので、長配線の場合でも高速データ伝送が可能である。
さらに、複数の子局へ送信するためには、親局としては複数分の電流を流す必要があり、送信用フォトカプラに多くの電流を必要とするが、この実施の形態７の方が、実施の形態６と比べ、少ない電流で子局に送信することが出来る。
さらに、実施の形態７においては、送信用フォトカプラ３１９を通信線と共通線の間に設けたので、直流電源１２２からの電源電流が定電流回路３２３を経由し、負荷電流が一定になる。従って、直流電源１２２が設計しやすくなる。また、線路がＯＦＦ状態にならないため、回路のインピーダンスが低くなり、外来ノイズの影響を受けにくくなる。

（実施の形態８）
図１１において、回路ブロック２は親局の回路であり、回路ブロック３、４、５は子局の回路である。親局回路は、機器全体を動かすための交流電源１から得た電力から直流電源２２により直流電源を生成する。直流電源２２のプラス側から、電流値を可変できる定電流回路２２３、受信用フォトカプラ２６の一次側、定電圧回路２７、電流検出用の抵抗２３１を直列接続して直流電源２２のマイナス側に到達する。

電流値を可変できる定電流回路２２３の詳細は後述する。直流電源２２のマイナス側は交流電源１の一端と同じ線にすることで、子局への線路が電源を含めて３本で実現できる。さらに電流検出用の抵抗２３１と定電圧ダイオード２７との間から、バイパス制御回路２３２へと制御情報を入力する。バイパス制御回路２３２は、電流値を可変できる定電流回路２２３とフォトカプラ２６の接続端からフォトカプラ２６を介して直流電源２２のマイナス側へ流れる電流をバイパスさせるように動作する。

さらに、電流値を可変できる定電流回路２２３と受信用フォトカプラ２６の一次側の接続点からは、リレー２５へと接続され、リレー２５のもう一端が通信線への接続部として、配線を介して子局３、４、５へと接続されている。
また、通信端子と直流電源２２のマイナス側との間に抵抗２８と一次側の発光ダイオードが直流電源２２の極性とは逆方向に構成されているフォトカプラ２９が具備されている。
また、親局２における制御回路２１は、電流値を可変できる定電流回路２２３へ電流が可変する情報指令として送信信号を出力する。また、制御回路２１は、受信用フォトカプラ２６の二次側から入力する受信信号により、通常のデータ通信処理を行う。更に制御回路２１は、逆電圧検出フォトカプラ２９の出力を見て、誤結線などにより通信端子に交流が混入し、逆電圧を含む電圧が印加されている場合には、リレー２５がＯＮしないように制御する。なお、抵抗２８と逆電圧検出フォトカプラ２９の一次側の接続順序も逆であっても、同じく動作することはいうまでもない。

次に回路ブロック３の子局の構成について説明する。子局においても親局と同様に、通信線と機器の電源と通信との共通線との間に、抵抗３８と逆電圧検出フォトカプラ３９とを接続する。
また、通信線からは、リレー３５を介して、１つは、定電流回路３３と受信用フォトカプラ３６の一次側をへて、共通線に接続している。
もうひとつは抵抗３３１と送信用フォトカプラ３４の二次側とをへて、共通線に接続されている。

子局３からデータを送信するには、親局２の電流値を可変できる定電流回路２２３の設定電流値を大きい値にした状態で、子局３の送信用フォトカプラ３４をＯＮ／ＯＦＦする。送信用フォトカプラ３４をＯＮすると、線路と共通線との間のインピーダンスが抵抗値３３１の値になるので、親局２のから送信される電流は、この抵抗３３１と子局３の送信用フォトカプラ３４の二次側を経由して流れてしまい、通信線の端子電圧は、親局２の定電圧ダイオード２７の電圧より低くなり、受信用フォトカプラ２６はＯＦＦ状態になる。
また、抵抗３３１を挿入しているので、電流の急峻な変化が緩和され、通信線路における高周波ノイズを少なくすることができる。

図１２は、図１１における電流値を可変できる定電流回路２２３の構成例である。
定電圧ダイオード２１５をトランジスタ２１０のベース端子に接続し、トランジスタ２１０のエミッタに電流検出用の抵抗２１１を接続する、いわゆるエミッタフォロワ回路を構成し、抵抗２１１の両端の電圧が、定電圧ダイオード２１５からトランジスタ２１０のベースーエミッタ間の電圧を差し引いた値にほぼ等しくなるように制御される。

抵抗２１１の両端の電圧が一定であるということは、トランジスタ２１０のエミッタ電流が一定になっていることであり、エミッタ電流はコレクタ電流とほぼ等しいので、トランジスタ２１０のコレクタからエミッタを通り抜ける電流は略一定になる。
ここで、抵抗２１２は、フォトカプラ２１６がＯＦＦのとき、定電圧ダイオード２１５に微少な電流を流し、小さい電圧降下を発生させる動作を行うものである。
これにより、図１２の回路を上から下へ流れる電流が小さい値になる。

フォトカプラ２１６をＯＮすることにより、抵抗２１３を介して、やや大きい電流が定電圧ダイオード２１５に流れ込み、定電圧ダイオード２１５は略定電圧の電圧降下を発生し、所望の電流を流す定電流回路となる。
また、定電圧ダイオード２１５と並列に、抵抗２１４とコンデンサ２１７を配置する。

抵抗２１４は、トランジスタ２１０のベース電位を決めている定電圧ダイオード２１５の電圧降下を小さくするときに放電を速やかに行うための抵抗であり、コンデンサ２１７はトランジスタ２１０のベース電位の変化の急峻性を緩和するためのものである。
これら抵抗２１４およびコンデンサ２１７を設けることにより、ベース電位の変化は速度を落とさずに急峻性のみを緩和することができる。
ベース電位の変化は、電流指令の変化であるので、電流が高速かつ非急峻に変化する定電流回路が実現される。

したがって、電流の急峻性が緩和されるので、通信線に含まれる高周波成分が少なくなり、通信線から発生する高周波ノイズも少なくなる。

図１３は電流バイパス制御回路２３２の構成を示した回路図であり、図１１の親局２の内部において、関連する部分のみを抜き出したものである。
電流値を可変できる定電流回路２２３と直流電源２２のマイナス側との間に、抵抗２３４、トランジスタ２３３とで構成される電流バイパス制御回路と２３２を設ける。
トランジスタ２３３のベースは電流検出用の抵抗２３１に接続されている。
電流検出用の抵抗２３１に大きな電流が流れると、トランジスタ２３３がＯＮし、受信用フォトカプラ２６のダイオードや定電圧ダイオードを流れる電流を抵抗２３４を経由してトランジスタ２３３のコレクタに流し込む。

このように構成することにより、受信用フォトカプラ２６のダイオードや定電圧ダイオードを流れる電流が一定以上に増加しないようにする。
ここでの一定値は、受信用フォトカプラ２６をＯＮするのに必要な電流よりも大きい値に設定しておく。

（実施の形態９）
図１４は、第９の実施形態を示す回路図である。図１５においては、親局４０２の回路構成および動作・効果が実施の形態８と異なっている。
実施の形態８との構成上の差異は、電流バイパス制御回路２３２のかわりに、電流減少回路２４２を具備し、実施の形態８と同様に、受信用のフォトカプラ２６の一次側および定電圧ダイオード２７を流れる電流が増加した場合には、電流値を可変できる定電流回路２３に対して、電流値を減少させるように動作せしめる。

図１５に親局の該当部分の回路図を示す。このうち、トランジスタ４１０、定電圧ダイオード４１５、フォトカプラ４１６、抵抗４１１、４１２、４１３、４１４は実施の形態８と同じく、電流値を可変できる定電流回路を構成する。

フォトカプラ２６の一次側および定電圧ダイオード２７を流れる電流が過大になると、抵抗２３１の電圧が上昇し、トランジスタ４３３をＯＮせしめる。
トランジスタ４３３がＯＮになると、トランジスタ４３５がＯＮし、定電圧ダイオード４１５の両端の電圧がほぼゼロになり、フォトカプラ２６の一次側および定電圧ダイオード２７を流れる電流を少なくするように動作する。
フォトカプラ２６の一次側および定電圧ダイオード２７を流れる電流が少なくなると、抵抗２３１の電圧は低下し、トランジスタ４３３がＯＦＦ状態になり、トランジスタ４３５もＯＦＦになり、再び、フォトカプラ２６の一次側および定電圧ダイオード２７を流れる電流が増加する。結局は、フォトカプラ２６の一次側および定電圧ダイオード２７を流れる電流が、予め設定した過大な電流とならないように制御する。

そして、この実施の形態によれば、受信用フォトカプラ２６の一次側および定電圧ダイオード２７を流れる電流が過大になるのを防止するのみではなく、直流電源から流れ出す電流が子局の数に応じた電流に自動制御することができる。

（実施の形態１０）
図１６は、実施の形態１０のブロック図を示し、実施の形態７（図１０）の特徴と、実施の形態８（図１１）の特徴を合わせた構成をベースにしている。この実施の形態においては、更に親局において、ダイオード１６０を、直流電源１２２のマイナス側と共通線との間に設けると共に、子局において、ダイオード１６１を、通信線からの入力線に挿入し、また定電圧回路１６２をトランジスタ３２と共通線との間に設けている。
親局に設けたダイオード１６０および子局に設けたダイオード１６１は、大きな外来ノイズが共通線から入ったときに、回路に逆電圧が印可されるのを防止する。これにより、回路が逆電圧により損傷を受けることを防ぐことができる。

また、子局に設けた定電圧回路１６２は、子局の送信用フォトカプラ３４がＯＮし、トランジスタ３２がＯＮしたときに、大きな外来ノイズが共通線から入った場合、親局の定電流回路２２３に過大な電圧が印可されるのを防止する。
なお、直流電源など、逆電圧が印加されても損傷がない回路を用いる場合については、必ずしもダイオード１６０を経由して共通線に接続する必要はない。
以上、いくつかの実施の形態を説明したが、ひとつの実施の形態で説明した構成は、別の実施の形態にも利用可能である。

本発明は、設備機器用通信回路に利用可能である。

本発明の第１の実施の形態を示す設備機器用通信回路のブロック図である。 本発明の第２の実施の形態を示す設備機器用通信回路のブロック図である。 本発明の第３の実施の形態を示す設備機器用通信回路のブロック図である。 本発明の実施の形態における制御フローチャートである。 本発明の第４の実施の形態を示す設備機器用通信回路のブロック図である。 本発明の第５の実施の形態を示す設備機器用通信回路のブロック図である。 従来の通信回路構成図である。 従来の別の通信回路構成図である。 本発明の第６の実施の形態を示す設備機器用通信回路のブロック図である。 本発明の第７の実施の形態を示す設備機器用通信回路のブロック図である。 本発明の第８の実施の形態を示す設備機器用通信回路のブロック図である。 電流値を可変できる定電流回路の構成例を示す回路図である。 電流バイパス制御の動作原理を示す回路図である。 本発明の第９の実施の形態を示す設備機器用通信回路のブロック図である。 本発明の第９の実施の形態をにおける親局の動作原理を示す回路図である。 本発明の第１０の実施の形態を示す設備機器用通信回路のブロック図である。

符号の説明

１ 交流電源
２、２０２、３０２、８０２ 親局
３〜５、２０３〜２０５、３０３〜３０５、７０３、７０４、８０３、８０４ 子局
２１、３１ 制御回路
２５、３５ リレー
２４、３４ 送信用フォトカプラ
２３、３３、３２３ 定電流回路
２６、３６ 受信用フォトカプラ
２９、３９ ＡＣフォトカプラ
２２ 直流電源回路
５０ 通信線接続部
５１ 共通線接続部

Claims (15)

1. 交流電源からの交流を直流に変換する直流電源回路（１２２）と、
   交流入力側の一端と直流電源回路の一端とが共通線に接続されるための共通線接続部と、
   前記直流電源回路の両出力電極間に接続された定電流回路（２２３）とスイッチ素子（３２４）と電流検出手段（２６）と定電圧回路（２７）とで構成される第一の回路と、
   前記スイッチ素子と前記定電流回路（２２３）の間の結線と通信線接続部の間に配設した親局用リレー（２５；１２５）と、
   前記通信線接続部と前記直流電源回路の負極の間に配設した親局用異常電圧検出手段（２８，２９；１２８，１２９，１２０）と、
   前記電流検出手段と前記異常電圧検出手段からの入力信号を受けて前記スイッチ素子ならびに前記親局用リレーを制御する制御回路（２１；３２１）と
   を内部に設けた親局（２）と、
   通信線接続部に一端を接続した子局用リレー（３５）と前記子局用リレーの他端と前記交流電源の間に直列に配設した子局用定電流回路（３３）と子局用電流検出手段（３６）と、
   前記子局用リレーと前記交流電源の間に配設された子局用スイッチ素子（３４）と子局用定電圧回路（１６２）よりなる第二の回路と、
   前記通信線接続部と前記交流電源の間に配設した子局用異常電圧検出手段（３８，３９；１３８，１３９，１３０）と、
   前記子局用電流検出手段と前記子局用異常電圧検出手段からの入力信号を受けて前記子局用リレー並びに前記子局用スイッチ素子を含む前記第二の回路を制御する制御回路（３１）と、
   を内部に設けた少なくとも１つの子局とを接続してなる設備機器用通信回路であって、前記親局と子局は各々の通信線接続部において通信線と接続され、且つ共通線接続部において交流電源の共通線に結線され、親局においては、前記親局用異常電圧検出手段は、前記共通線接続部と直接に接続される一方、前記直流電源回路及び前記第一の回路は、前記共通線接続部からの逆電圧を遮断するようにダイオード（１６０）を介して前記共通線接続部と接続されることを特徴とする設備機器用通信回路。
2. 親局の前記制御回路（３２１）は、親局の前記異常電圧検出手段（１２８，１２９）の出力に基づき、通信線接続部と直流電源回路の間の電圧が所定値を下回っている時、親局用リレー（１２５）をＯＮし、子局の前記制御回路（３１）は、子局の前記異常電圧検出手段（３８，１３９）の出力に基づき、通信線接続部と直流電源回路の間の電圧が所定値を下回っている時、子局用リレー（３５）をＯＮする制御を行うことを特徴とする、請求項１記載の設備機器用通信回路。
3. 異常電圧検出手段が抵抗（２８；３８）と１次側が両方向の発光ダイオードでなるフォトカプラ（２９；３９）で構成されたことを特徴とする、請求項１に記載の設備機器用通信回路。
4. 電流検出手段（２６；３６）がフォトカプラで構成されたことを特徴とする、請求項１に記載の設備機器用通信回路。
5. フォトカプラの１次側に抵抗（２２０；２３０）を並列接続したことを特徴とする、請求項４に記載の設備機器用通信回路。
6. 親局の電流検出手段（２６）と定電圧回路（２７）の直列接続に対し、並列に抵抗を接続したことを特徴とする、請求項１に記載の設備機器用通信回路。
7. 前記制御回路（２１；３１）は、通信線と共通線の間に所定値以上の電圧が印加されていないことを、少なくとも交流電源の電源周期より長い期間において所定回数連続して検出した場合、リレー（２５；３５）をＯＮすることを特徴とする、請求項１に記載の設備機器用通信回路。
8. 前記制御回路（２１；３１）は、通信線と共通線の間に所定値以上の高電圧が検出された場合、所定の表示を行うことを特徴とする、請求項１に記載の設備機器用通信回路。
9. 前記制御回路（１２１）は、親局の前記異常電圧検出手段（１２８，１２９，１２０）の出力に基づき、親局の通信線接続部と直流電源回路の間の電圧が通信時と逆の極性が検出されることがない場合には、親局用リレー（１２５）をＯＮし、子局の前記制御回路（３１）は、子局の前記異常電圧検出手段（１３８，１３９，１３０）の出力に基づき、通信線接続部と直流電源回路の間の電圧が通信時と逆の極性が検出されることがない場合には、子局用リレー（３５）をＯＮする制御を行うことを特徴とする、請求項１記載の設備機器用通信回路。
10. 異常電圧検出手段（１２８，１２９，１２０）が抵抗（１２８）と１次側が通信時とは逆極性の電圧が印加されたときに発光する発光ダイオードと前記発光ダイオードとは逆方向の極性のダイオード（１２０）を並列した回路で構成されたことを特徴とする、請求項１に記載の設備機器用通信回路。
11. 親局および子局の少なくとも一方のスイッチ素子が、フォトカプラとＰＮＰトランジスタで構成され、フォトカプラの二次側のフォトトランジスタに対して、エミッタ側を前記共通線に接続し、コレクタ側を前記ＰＮＰトランジスタのベースに接続し、前記ＰＮＰトランジスタのエミッタとコレクタをもってスイッチ回路とする構成であることを特徴とする請求項１に記載の設備機器用通信回路。
12. 子局のスイッチ素子が、フォトカプラとトランジスタで構成され、フォトカプラの二次側のフォトトランジスタに対して、エミッタ側を前記トランジスタのベースに接続し、コレクタ側をトランジスタのコレクタに接続し、前記トランジスタのエミッタを前記共通線に接続し、前記トランジスタのエミッタとコレクタをもってスイッチ回路とする構成であることを特徴とする請求項１に記載の設備機器用通信回路。
13. 親局の電流検出手段（２６）に直列にそれより大きい電流を検出する第二の電流検出手段（２３１）を接続し、第二の電流検出手段の出力により、前記親局の電流検出手段に流れる電流を別の経路（２３２）にバイパスすることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれかに記載の設備機器用通信回路。
14. 前記定電流回路（２２３）の電流値が可変できることを特徴とする請求項１から１３のいづれかに記載の設備用通信回路。
15. 親局の電流検出手段に直列にそれより大きい電流を検出する第二の電流検出手段（２１１）を接続し、第二の電流検出手段（２１１）の出力により、前記親局の電流値を可変できる定電流回路（２２３）の電流値を減少せしめることを特徴とする、請求項１４に記載の設備機器用通信回路。

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