JP5436881B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、空気調和装置に関する。

特許文献１には、室内ユニットおよび室外ユニット間を繋ぐ電力線および信号線の接続を間違えた場合に、信号系回路の損傷を防ぐ技術が開示されている。
特開平０６−３１３６０９号公報

しかしながら、特許文献１に開示される技術では、電磁リレーによって回路を開いた状態とするが、電磁リレーは可動部分を有することから、動作不良を生じる場合があるという問題点がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、動作不良を生じることなく、誤配線時に回路を確実に保護することが可能な空気調和装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、電源端子と通信端子とが設けられた１つの端子台をそれぞれ備える室内ユニットおよび室外ユニットを有し、前記電源端子および前記通信端子同士が接続線によって相互に接続されて電源電力および通信信号を前記室内ユニットおよび前記室外ユニット間で授受する空気調和装置において、前記室内ユニットおよび前記室外ユニットは、前記通信端子および前記接続線を介して相互に通信を行う通信回路をそれぞれ有し、前記端子台の少なくとも一方の前記通信端子と、前記通信回路の入力側との間には、ポリスイッチが直列に接続され、前記ポリスイッチに対して前記通信回路の入力側に且つ前記ポリスイッチと並列に、抵抗値を調整することにより前記ポリスイッチのトリップ状態を設定可能な抵抗が接続され、前記抵抗に直列にダイオードが接続され、当該ダイオードは、前記接続線が正常に接続された場合には逆バイアス状態となって、前記抵抗に電流が流れることを防止し、前記接続線が誤配線された場合には、前記ポリスイッチが前記トリップ状態になり、前記通信回路に電源電圧が印加されることを防止する、ことを特徴とする。
この構成によれば、動作不良を生じることなく、誤配線時に回路を確実に保護することが可能となる。また、抵抗値により、誤配線時にポリスイッチに流れる電流を調整することができるので、ポリスイッチが確実に動作するようにすることができる。また、正常に接続された場合には、抵抗が回路から切り離されるので、通信回路の入力インピーダンスが変化することを防止できる。

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記抵抗は、その抵抗値の調整により、誤配線時に、前記ポリスイッチがトリップ状態になるように設定するとともにトリップ状態になるまでの時間を設定する、ことを特徴とする。

また、他の発明は、上記発明に加えて、前記ポリスイッチがトリップ状態になったことを示すＬＥＤが、前記ポリスイッチに対して前記通信端子側に且つ前記ポリスイッチと並列に接続されていることを特徴とする。

本発明によれば、動作不良を生じることなく、誤配線時に回路を確実に保護することが可能になる。また、抵抗値により、誤配線時にポリスイッチに流れる電流を調整することができるので、ポリスイッチが確実に動作するようにすることができる。また、正常に接続された場合には、抵抗が回路から切り離されるので、通信回路の入力インピーダンスが変化することを防止できる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳述する。
図１は、本実施形態に係る空気調和装置１の構成を示す図である。
この空気調和装置１は、図１に示すように、室外に配置される室外ユニット（熱源側ユニット）１０と、室内に配置される室内ユニット（利用側ユニット）２０とを有し、両ユニット１０，２０は冷媒管１１により相互に接続されて冷凍サイクルを形成するとともに、３芯のユニット間ケーブル１２によって接続されている。この空気調和装置１は室外ユニット電源方式を採用しており、後述するように室外ユニット１０に交流２００Ｖの商用電源が供給されている。

図２は、室内ユニット２０の詳細な構成例を示す図である。この図２に示すように、室内ユニット２０は端子台２１、通信回路２２、制御回路２３、電源回路２４、作動部２５、ポリスイッチ２６、抵抗２７、および、ダイオード２８を有している。ここで、端子台２１は、接続端子２１ａ〜２１ｃを有し、これらの接続端子２１ａ〜２１ｃには３芯ケーブルであるユニット間ケーブル１２の線１２ａ〜１２ｃがそれぞれ接続される。ユニット間ケーブル１２は、その内の１本の線１２ｂを共通線とし、一方の対をなす線１２ａ，１２ｂ（信号線）により通信信号を、もう一方の対をなす線１２ｂ，１２ｃ（電力線）により電源電力を伝送する。接続端子２１ａは、ポリスイッチ２６の一方の端子に接続されている。接続端子２１ｂは、前述のように共通線が接続される端子であり、電源回路２４の一方の入力端子と通信回路２２の一方の入力端子に接続されるとともに、ダイオード２８のアノード端子に接続されている。接続端子２１ｃは、電源回路２４の他方の入力端子に接続されている。

通信回路２２は、線１２ａ，１２ｂを介して、室外ユニット１０の図示せぬ通信回路と接続され、室外ユニット１０との間で、例えば、制御情報等を送受信する。制御回路２３は、通信回路２２もしくは図示せぬリモートコントローラーから供給された情報、または、図示せぬセンサーから取得した情報に基づいて、作動部２５を制御する。

電源回路２４は、例えば、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ））回路等によって構成され、室外ユニット１０から供給された交流２００Ｖを、例えば、直流電力に変換し、通信回路２２、制御回路２３、および、作動部２５に供給する。なお、図２では、電源回路２４から各部に直流電力を供給する電源ラインが破線で示してある。

作動部２５は、例えば、送風ファンモーター、風向を調整するためのフラップモーター、および、表示パネル等によって構成され、制御回路２３の制御に基づいて所定の動作をおこなう。

ポリスイッチ２６は、一方の端子が接続端子２１ａに接続され、他方の端子が抵抗２７の一方の端子と、通信回路２２の他方の入力端子に接続されている。なお、ポリスイッチ２６は、導電性ポリマーを用いたサーミスターの一種である。ポリスイッチ２６は、温度が低いときには抵抗値は十分に低く導体として機能するが、過大な電流が流れるとジュール熱によって温度が上昇し、温度上昇によって抵抗値が上昇し、さらに発熱して一層高抵抗になり、微小な電流しか流れなくなる。また、このように、微小な電流でもポリスイッチ２６は発熱して高抵抗を維持する。そして、電流が遮断され、一定時間放置されてポリスイッチ２６の温度が低下すると、もとの低い抵抗値に戻る。すなわち、ポリスイッチ２６は、ヒューズと略同様の動作を行うが、放置することによって回復するので、繰り返し使用することが可能である点で、ヒューズと異なる。

抵抗２７は、一方の端子がポリスイッチ２６の他方の端子と、通信回路２２の他方の入力端子に接続され、他方の端子がダイオード２８のカソード端子に接続されている。ダイオード２８は、アノード端子が接続端子２１ｂ、通信回路２２の一方の入力端子、および、電源回路２４の一方の入力端子に接続されている。なお、抵抗２７は、誤配線がされた場合において、ポリスイッチ２６に流れる電流を調節する機能を有する。また、ダイオード２８は、正常配線の場合において、抵抗２７に電流が流れることを防止する機能を有する。

つぎに、以上の実施形態の動作について説明する。以下では、据え付け工事時において、ユニット間ケーブル１２が端子台２１に正常に配線された場合と、誤って配線された場合のそれぞれについて説明する。

まず、正常に配線された場合について説明する。据え付け工事時には、室外ユニット１０および室内ユニット２０が設置された後、ユニット間ケーブル１２によって室外ユニット１０と室内ユニット２０が接続される。このとき、室外ユニット１０および室内ユニット２０に設けられた端子台同士が正常に接続された場合には、室内ユニット２０の接続端子２１ａには通信信号のプラス側が接続され、接続端子２１ｂには通信信号のマイナス側および電源電圧の一方が接続され、接続端子２１ｃには電源電圧の他方が接続される。

このような状態において、空気調和装置１に電源が投入されたとする。図１に示す実施形態では、前述したように、室外ユニット電源方式を採用しており、室外ユニット１０に交流２００Ｖの商用電源が供給されているので、電源が投入されると、まず、室外ユニット１０の各部に電源電力が供給され、室外ユニット１０が動作可能な状態になる。

室外ユニット１０と室内ユニット２０とは、ユニット間ケーブル１２によって接続されており、また、いまの例では、ユニット間ケーブル１２による接続は正常であるので、線１２ｂ，１２ｃを介して電源電力が室外ユニット１０から室内ユニット２０に供給される。この結果、電源回路２４は、交流電力から直流電力を生成し、通信回路２２、制御回路２３、および、作動部２５に供給する。この結果、通信回路２２、制御回路２３、および、作動部２５は動作可能な状態となる。

通信回路２２が動作可能な状態となると、線２１ａ，２１ｂを介して、室外ユニット１０との間で通信信号の授受が開始される。図３は、通信信号の一例を示す図である。この図に示すように、通信信号は、０〜３５Ｖの範囲の電圧を有する信号であり、例えば、信号の電圧が２５Ｖ以上の場合には「ハイ」の状態と判定され、１０Ｖ以下の場合には「ロー」の状態と判定される。なお、閾値はこれら（２５Ｖおよび１０Ｖ）に限定されない。

このように、通信信号は、接続端子２１ａ側が常にプラスの電圧を有する信号であることから、ダイオード２８は逆バイアス状態となって遮断状態となる。これにより、抵抗２７には電流が流れず、抵抗２７は切り離された状態となる。ここで、通信回路２２の入力抵抗をＲｉとした場合において、正常に配線されたときには、前述のように、抵抗２７は切り離された状態となることから、室外ユニット１０側から見た入力インピーダンスは、Ｒｉとなる。ここで入力抵抗Ｒｉは、十分に大きい値（例えば、数十キロオーム）であることから、接続端子２１ａ，２１ｂ間に３５Ｖ程度の電圧が印加された場合であっても、ポリスイッチ２６および入力抵抗Ｒｉを介して流れる電流は非常に微小である。このため、ポリスイッチ２６は、発熱せず、低抵抗状態（例えば、１Ω程度の状態）を維持する。これにより、ポリスイッチ２６、抵抗２７、ダイオード２８の存在に拘わらず、室外ユニット１０側からみた通信端末としての室内ユニット２０の入力インピーダンスを設計値（＝Ｒｉ）に保つことができる。

このような状態において、例えば、室内ユニット２０の図示せぬリモートコントローラーが操作されて、目標温度の設定がなされた場合には、制御信号が線２１ａ，２１ｂを介して室内ユニット２０と室外ユニット１０の間で授受され、目標温度に向けて制御が実行される。すなわち、室外ユニット１０のコンプレッサーおよび電動弁が駆動されるとともに、室内ユニット２０の作動部２５を構成する送風ファンモーターおよびフラップモーター等が駆動され、室内の気温が設定温度になるように制御がなされる。

つぎに、誤配線がなされた場合の動作について説明する。室外ユニット１０側の図示せぬ端子台と、ユニット間ケーブル１２の線１２ａ〜１２ｃとの接続を誤るか、あるいは、室内ユニット２０側の端子台２１とユニット間ケーブル１２の線１２ａ〜１２ｃとの接続を誤った場合において、空気調和装置１に電源が投入されたとする。その場合、電源回路２４に対して誤って通信信号の３５Ｖが印加されたとしても、電源回路２４自体は、２００Ｖ以上の耐圧を有しているので、電源回路２４を構成する素子が損傷することはない。

一方、通信回路２２に対して、電源電圧である交流２００Ｖが誤って印加された場合、通信回路２２を構成する素子は３５Ｖ程度の電圧を想定して設計されていることから、過大な電圧が印加されることにより、あるいは、過大な電流が流れることにより、素子が損傷することが想定される。本実施形態では、ポリスイッチ２６、抵抗２７、および、ダイオード２８によってこのような電源電圧から通信回路２２が保護される。

より詳細には、接続端子２１ａ，２１ｂに対して、図４の下に示す交流２００Ｖが印加されたとする。その場合、接続端子２１ａに電源電圧のプラス電圧が印加されたときには、ダイオード２８が逆バイアス状態となって遮断状態となる。これにより、抵抗２７には電流が流れない。また、通信回路２２の入力抵抗Ｒｉはその値が十分に大きいので、ポリスイッチ２６には電流がほとんど流れない。例えば、入力抵抗Ｒｉが５０ｋΩであり、ポリスイッチ２６のトリップ電流（ポリスイッチ２６が遮断動作する電流）の最小値が０．５Ａである場合、電源電圧２００Ｖが印加されたとしても、ポリスイッチ２６に流れる電流は４ｍＡ（＝２００Ｖ／５０ｋΩ）であるので、ポリスイッチ２６は動作しない。

一方、接続端子２１ａに電源電圧のマイナス電圧が印加されたときには、ダイオード２８が順バイアス状態となって導通状態となる。この結果、ダイオード２８に印加される電圧は、図４の上側に示すように、半波整流された状態となる。これにより、抵抗２７には電流が流れるので、ポリスイッチ２６にも電流が流れる。このとき、抵抗２７の抵抗値が、例えば、２００Ωであるとし、ポリスイッチ２６の抵抗値（＝１Ω）を無視すると、ポリスイッチ２６には１Ａ（＝２００Ｖ／２００Ω）の電流が流れる。ここで、前述したように、ポリスイッチ２６のトリップ電流の最小値は０．５Ａであるので、ポリスイッチ２６はトリップ状態となる。この結果、ポリスイッチ２６は、高抵抗の状態となることから、通信回路２２の入力端子に印加される電圧は、低い電圧（例えば、３５Ｖ以下の電圧）となるので、通信回路２２を構成する素子が損傷することはない。また、ポリスイッチ２６が高抵抗になることにより、電源側から過大な電流が通信回路２２に流入することを防止できる。

ポリスイッチ２６がトリップ状態となった後も、ポリスイッチ２６には保持電流（ポリスイッチ２６のトリップ状態を保持するための電流；例えば、１００ｍＡ）以上の電流が流れるので、トリップ状態は維持される。したがって、誤配線の状態で、電源が継続して供給された場合であっても、通信回路２２は保護される。

ポリスイッチ２６は、電流の供給が停止されてから、一定の時間が経過すると、トリップ状態から通常の状態（低抵抗の状態）に自動的に復元するので、一定時間経過後に誤配線を修正して、正常配線状態とし、電源を投入すると、前述した正常配線の場合と同様の動作により、空気調和装置１が動作を開始する。

以上に説明したように、本発明の実施形態では、少なくとも一方の接続端子と通信回路２２の入力端子との間にポリスイッチ２６を挿入するようにした。これにより、通信側に誤って電源側の線が接続された場合であっても、通信回路２２に過大な電圧が印加されて、通信回路２２を構成する素子が損傷することを防止できる。また、誤配線によってポリスイッチ２６がトリップ状態になった場合であっても、所定の時間が経過すると、元の状態に復元するので、ヒューズの場合のように部品交換をする必要がない。

また、本実施形態では、通信回路２２の入力端子に並列に、抵抗２７を接続するようにした。これにより、抵抗２７の抵抗値を調整することにより、誤配線時にポリスイッチ２６が確実にトリップ状態になるように、設定することができる。また、トリップ状態になるまでの時間は、ポリスイッチ２６に流れる電流によって決定される。すなわち、一般的には、電流値が大きいほど、トリップ状態になるまでの時間が短くなる。そこで、抵抗２７の抵抗値を調整することにより、トリップ状態になるまでの時間を所望の値に設定することができる。

また、本実施形態では、通信回路２２の入力端子に並列に、ダイオード２８を接続するようにした。これにより、正常配線時には、ダイオード２８が逆バイアス状態となって遮断状態となることから、室外ユニット１０からみた場合の室内ユニット２０の入力インピーダンスを設計値（＝Ｒｉ）に保つことができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更実施が可能である。例えば、以上の実施形態では、室外ユニット電源方式の場合を例に挙げて説明したが、室内ユニット電源方式の場合には、図２と同様の回路（ポリスイッチ２６、抵抗２７、および、ダイオード２８）を室外ユニット１０側に設けることにより対応することができる。なお、これらの回路を室外ユニット１０と室内ユニット２０の双方に設けるようにしてもよい。

また、以上の実施形態では、３芯のユニット間ケーブル１２によって、室外ユニット１０と室内ユニット２０とを接続するようにしたが、これ以外のケーブルによって接続するようにしてもよい。具体的には、通信線と電力線とが独立した構成を採用する４芯のユニット間ケーブルであったり、電力線が３線である４芯（電力線２本、通信線１本、および、共通線１本）のユニット間ケーブルもしくは５芯（電力線３本および通信線２本）のユニット間ケーブルであったりしてもよい。

また、以上の実施形態では、ポリスイッチ２６は、接続端子２１ａ側に設けたが、接続端子２１ｂ側に設けるようにしてもよい。また、接続端子２１ａ側と、接続端子２１ｂ側の双方に設けるようにしてもよい。このように、２つのポリスイッチを設けることにより、誤配線時における動作の確実性を向上することができる。

また、以上の実施形態では、ポリスイッチ２６がトリップ状態になったことは、外部からは視認することはできない。そこで、図５に示すように、接続端子２１ａ，２１ｂと並列に抵抗３０、ダイオード３１、および、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）３２を直列に接続する構成としてもよい。このような構成によれば、正常配線時には、ダイオード３１が逆バイアス状態となってＬＥＤ３２には電流は流れないのでＬＥＤ３２は発光しない。一方、誤配線の場合には、接続端子２１ａ側がマイナス電圧となったときに、ダイオード３１が順バイアスとなって、ＬＥＤ３２に電流が流れてＬＥＤ３２が発光する。したがって、ＬＥＤ３２が発光している場合には、誤配線であることを知ることができる。

また、以上の実施の形態では、室内ユニット２０は、１台のみの場合を例に挙げて説明したが、室内ユニットが複数存在する場合であっても、本発明を適用可能である。

本発明の実施形態に係る構成図である。 図１の室内ユニットの詳細構成を示す図である。 通信信号の電圧変化を示す図である。 電源電圧と誤配線時にダイオードに印加される電圧を示す図である。 他の実施形態を示す図である。

１…空気調和装置
１０…室外ユニット
２０…室内ユニット
２１…端子台
２２…通信回路
２３…制御回路
２４…電源回路
２５…作動部
２６…ポリスイッチ
２７…抵抗
２８…ダイオード

Claims (3)

1. 電源端子と通信端子とが設けられた１つの端子台をそれぞれ備える室内ユニットおよび室外ユニットを有し、前記電源端子および前記通信端子同士が接続線によって相互に接続されて電源電力および通信信号を前記室内ユニットおよび前記室外ユニット間で授受する空気調和装置において、
   前記室内ユニットおよび前記室外ユニットは、前記通信端子および前記接続線を介して相互に通信を行う通信回路をそれぞれ有し、
   前記端子台の少なくとも一方の前記通信端子と、前記通信回路の入力側との間には、ポリスイッチが直列に接続され、
   前記ポリスイッチに対して前記通信回路の入力側に且つ前記ポリスイッチと並列に、抵抗値を調整することにより前記ポリスイッチのトリップ状態を設定可能な抵抗が接続され、
   前記抵抗に直列にダイオードが接続され、当該ダイオードは、前記接続線が正常に接続された場合には逆バイアス状態となって、前記抵抗に電流が流れることを防止し、
   前記接続線が誤配線された場合には、前記ポリスイッチが前記トリップ状態になり、前記通信回路に電源電圧が印加されることを防止する、
   ことを特徴とする空気調和装置。
2. 請求項１に記載の空気調和装置において、
   前記抵抗は、その抵抗値の調整により、誤配線時に、前記ポリスイッチがトリップ状態になるように設定するとともにトリップ状態になるまでの時間を設定する、
   ことを特徴とする空気調和装置。
3. 請求項１又は２に記載の空気調和装置において、
   前記ポリスイッチがトリップ状態になったことを示すＬＥＤが、前記ポリスイッチに対して前記通信端子側に且つ前記ポリスイッチと並列に接続されている、
   ことを特徴とする空気調和装置。

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