JP6336209B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、室外機と室内機とを備える空気調和装置に関する。

従来、交流電源が接続された１つの室外機と、この室外機に接続された複数の室内機とを備える空気調和装置が知られている。このような空気調和装置において、室外機及び室内機の双方が運転を行わない運転待機期間には、室外機への給電を制限する技術が提案されている。

待機時に室外機への電力の供給を停止する空気調和装置を開示した一例である特許文献１には、「室内機が運転中に室外機が待機中となる場合に室外機で消費される無効電力を削減可能な空気調和機を得ること」を課題とし、「室内機Ａ２，Ｂ３と室外機４とを備え、室内機Ａ２，Ｂ３と室外機４とが、電源線１４、電源信号共通線１５及び信号線１６の３芯により接続され、室外機４又は室内機Ａ２，Ｂ３の何れかに供給された商用電源１３からの電力を、電源線１４及び電源信号共通線１５を介して他方へ給電する空気調和機１であって、室外機４は、商用電源１３と室外制御部２９用の室外整流部Ｂ２５との接続を開閉する突入電流防止リレーＢ１８、室外リレーＢ２２と、商用電源１３とインバータ回路２８用の室外整流部Ａ２４との接続を開閉する突入電流防止リレーＡ１７、室外リレーＡ２１と、を備え、ノイズフィルター２３を突入電流防止リレーＡ１７、室外リレーＡ２１より室外整流部Ａ２４側に配置する」技術が開示されている。すなわち、特許文献１の技術によれば、運転待機期間はリレーにより室外機への電力の供給を遮断して、室内機のみに電力を供給することで省電力化を図り、復帰時にはリレーを操作して室内機経由で室外機制御部に電力を供給することで、待機から速やかに復帰する。

特開２０１４−２０２４５９号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、室外機制御部はノイズフィルターを経由することなく商用の交流電源に接続される。そのため、商用の交流電源外来ノイズによる誤動作及び部品の故障を生じる、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、省電力であり、且つ外来ノイズに対する耐性が高い空気調和装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る空気調和装置は、交流電源に接続された室外機と前記交流電源に前記室外機を介して接続された複数の室内機とを備え、前記室外機は、前記交流電源から供給される交流電力が、１つの前記室内機、第１の室外給電切替リレー及び突入電流抑制抵抗を介して制御電源生成部に供給される第１の電流経路と、前記交流電源から供給される交流電力が、ノイズ低減部、第２の室外給電切替リレー及び前記突入電流抑制抵抗よりも低インピーダンスのサージ電流抑制抵抗を介して前記制御電源生成部に供給される第２の電流経路とを有し、前記第１の室外給電切替リレー及び前記第２の室外給電切替リレーのオンオフを制御することで、前記第１の電流経路又は前記第２の電流経路により前記交流電源の交流電力を前記制御電源生成部に供給することを特徴とする。

本発明に係る空気調和装置は、省電力であり、且つ外来ノイズに対する耐性が高いという効果を奏する。

実施の形態に係る空気調和装置の構成の一例を示す図 実施の形態における室内機、通信電源生成部及び通信回路の内部構成の一例を示す図 実施の形態における室外機における通信可否判定動作、すなわち室内機との通信が可能か否かを判定する動作の一例を示す図 実施の形態における室内機との通信の可否を判定する際の第１の室外機制御部の動作の一例を示すフローチャート

以下に、本発明の実施の形態に係る空気調和装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置の構成の一例を示す図である。図１に示す空気調和装置は、室外機２と、室内機３Ａ，３Ｂとを備え、室外機２には、端子Ｌ及び端子Ｎを介して交流電源１が接続され、端子Ｓ１Ａ，Ｓ２Ａ，Ｓ３Ａを介して室内機３Ａが接続され、端子Ｓ１Ｂ，Ｓ２Ｂ，Ｓ３Ｂを介して室内機３Ｂが接続されている。また、端子Ｌは、端子Ｓ１Ａ，Ｓ１Ｂに接続され、端子Ｎは、端子Ｓ２Ａ，Ｓ２Ｂに接続されている。端子Ｓ３Ａには通信線１００Ａが接続され、端子Ｓ３Ｂには通信線１００Ｂが接続されている。室内機３Ａ，３Ｂには、室外機２を経由して交流電源１からの電力が供給される。

室外機２は、端子Ｌ，Ｎに接続された第１のノイズ低減部１１と、第１のノイズ低減部１１の後段に設けられた第２のノイズ低減部１２と、第１のノイズ低減部１１と第２のノイズ低減部１２との間に設けられた第２の交流電源リレー２２と、第２の交流電源リレー２２と並列に設けられた第１の交流電源リレー２１と、第１の交流電源リレー２１の後段に設けられた第１の突入電流抑制抵抗２１Ｂと、第１の突入電流抑制抵抗２１Ｂの後段に設けられたダイオード２１Ｃと、昇圧動作可能なチョッパ回路を備えた第１の交流直流変換部２３と、第１の交流直流変換部２３の後段に設けられた第１の直流電圧平滑部２４と、第１の直流電圧平滑部２４からの電力によって図示しない圧縮機を駆動する圧縮機駆動部２５と、第１の交流電源リレー２１及び第２の交流電源リレー２２と並列に設けられた第２の室外給電切替リレー１３Ｄと、第２の室外給電切替リレー１３Ｄの後段に設けられたサージ電流抑制抵抗１３Ｅと、サージ電流抑制抵抗１３Ｅの後段に設けられたダイオード３１と、ダイオード３１の後段に設けられた制御電源生成部３３と、制御電源生成部３３の前段に設けられて制御電源生成部３３への電力を生成する第２の直流電圧平滑部３２と、制御電源生成部３３からの電力によって室外機２の運転制御を行う第１の室外機制御部５１及び第２の室外機制御部５２と、制御電源生成部３３から第２の室外機制御部５２への電力の供給と遮断とを制御する制御電源リレー３４と、第１の直流電圧平滑部２４の正電圧側にアノードが接続され、第２の直流電圧平滑部３２の正電圧側にカソードが接続されたダイオード４１と、交流電源１からの交流電圧によって通信回路６２Ａ，６２Ｂ，６３Ａ，６３Ｂへの直流電力を生成する通信電源生成部６１と、室内機３Ａ，３Ｂへの通信信号を送信する通信回路６２Ａ，６３Ａ及び通信信号を受信する通信回路６２Ｂ，６３Ｂと、通信回路６２Ｂと端子Ｓ３Ａとの間に設けられた通信線１００Ａと、通信回路６３Ｂと端子Ｓ３Ｂとの間に設けられた通信線１００Ｂと、通信回路６２Ｂにアノードが接続され、端子Ｓ３Ａにカソードが接続された通信線１００Ａ上のダイオード６２Ｃと、通信回路６３Ｂにアノードが接続され、端子Ｓ３Ｂにカソードが接続された通信線１００Ｂ上のダイオード６３Ｃと、ダイオード６２Ｃのカソードと端子Ｓ３Ａの間にアノードが接続されたダイオード群１３Ｃと、ダイオード群１３Ｃのカソードに接続された第１の室外給電切替リレー１３Ｂと、第１の室外給電切替リレー１３Ｂとダイオード３１のアノードの間に接続された第２の突入電流抑制抵抗１３Ａと、端子Ｓ１Ａと通信電源生成部６１との間に設けられ、通信電源生成部６１への電力の供給と遮断とを制御する通信電源リレー８１と、通信電源生成部６１と通信電源リレー８１との間及び通信電源生成部６１と端子Ｓ２Ａとの間に接続され、通信電源生成部６１への交流電力の電圧を計測する入力電源検出部７１とを備える。

なお、第１の交流直流変換部２３には、インターリーブのコンバータを例示することができる。

なお、上記構成において、第１の交流電源リレー２１及び第２の交流電源リレー２２は、第２の室外機制御部５２によってオンオフが制御され、第２の室外給電切替リレー１３Ｄ、制御電源リレー３４、第１の室外給電切替リレー１３Ｂ及び通信電源リレー８１は、第１の室外機制御部５１によってオンオフが制御される。なお、以下の説明において、リレーの接点が閉じた状態をリレーのオンとし、リレーの接点が開放された状態をリレーのオフとする。

なお、第２の室外機制御部５２への給電がなく動作していない状態では、第１の交流電源リレー２１及び第２の交流電源リレー２２はオフしており、開放状態である。

第１のノイズ低減部１１は、誘導性リアクタンスを有し、誘導性リアクタンスには、インダクタンス成分を有するソレノイド状のコイルを例示することができる。なお、図１に示すように、第１のノイズ低減部１１は、第１の交流電源リレー２１、第２の交流電源リレー２２及び第２の室外給電切替リレー１３Ｄよりも前段である交流電源１側に設けられている。第２のノイズ低減部１２は、容量性リアクタンスを有し、容量性リアクタンスには、キャパシタンス成分を有するコンデンサを例示することができる。なお、図１では、第１のノイズ低減部１１は、端子Ｌに接続されたコイルと、端子Ｎに接続されたコイルとを備え、第２のノイズ低減部１２は、一方の電極が端子Ｌと第１のノイズ低減部１１及び第２の交流電源リレー２２を介して接続され、他方の電極が端子Ｎと第１のノイズ低減部１１を介して接続されたコンデンサを備える。

ダイオード４１は、第１の直流電圧平滑部２４の直流電圧が第２の直流電圧平滑部３２の直流電圧よりも低い場合に、第２の直流電圧平滑部３２から第１の直流電圧平滑部２４への電流を阻止するために設けられている。第２の突入電流抑制抵抗１３Ａは、室内機３Ａ，３Ｂ側からダイオード群１３Ｃを経由して第２の直流電圧平滑部３２に流れる突入電流を抑制するために設けられている。第１の室外給電切替リレー１３Ｂは、第２の突入電流抑制抵抗１３Ａと第２の直流電圧平滑部３２との接続経路を開閉するために設けられている。ダイオード群１３Ｃは、室外機２が電源遮断状態、すなわち、交流電源１から第１の交流直流変換部２３及びダイオード３１への電力の供給が遮断されている状態において、通信線１００Ａ，１００Ｂ経由で室内機３Ａ，３Ｂ側からの交流電力を整流するために設けられている交流直流変換部である。第２の室外給電切替リレー１３Ｄは、交流電源１とダイオード３１との接続経路を開閉するために設けられている。サージ電流抑制抵抗１３Ｅは、第２の突入電流抑制抵抗１３Ａよりも低インピーダンスであり、第２の室外給電切替リレー１３Ｄのオン時に、外来ノイズによって発生するサージ電流を抑制する。ここで、外来ノイズには、雷を例示することができる。サージ電流抑制抵抗１３Ｅと第２の突入電流抑制抵抗１３Ａは、第１の室外給電切替リレー１３Ｂと第２の室外給電切替リレー１３Ｄによって切替可能な構成である。

第２の直流電圧平滑部３２に電荷が蓄積されていない状態で交流電源１を端子Ｌ，Ｎに接続すると、第２の直流電圧平滑部３２に突入電流が流れるおそれがある。そのため、交流電源１を端子Ｌ，Ｎに接続する際には、第１の室外給電切替リレー１３Ｂをオンして第２の室外給電切替リレー１３Ｄをオフすることで、第２の突入電流抑制抵抗１３Ａによって突入電流を抑制する。第２の直流電圧平滑部３２に突入電流が流れるおそれがあるとき以外には、第１の室外給電切替リレー１３Ｂをオフして第２の室外給電切替リレー１３Ｄをオンする。このようにすることで、サージ電流はサージ電流抑制抵抗１３Ｅによって抑制され、サージ電流に起因する部品故障が防止される。このように、第２の直流電圧平滑部３２に突入電流が流れるおそれがあるとき以外には低インピーダンスであるサージ電流抑制抵抗１３Ｅに電流を流す構成とすることで、第２の突入電流抑制抵抗１３Ａに電流を流す場合よりも、第２の直流電圧平滑部３２への給電経路上における消費電力を低減することができる。

第１の室外給電切替リレー１３Ｂ及び第２の室外給電切替リレー１３Ｄは、いずれも第１の室外機制御部５１によってそのオンオフが制御されるが、第１の室外給電切替リレー１３Ｂは交流電源リレーであり、第２の室外給電切替リレー１３Ｄは直流電源リレーである。圧縮機を駆動させる必要がない運転待機期間においては、第１の室外給電切替リレー１３Ｂはオンし、第２の室外給電切替リレー１３Ｄはオフする。

なお、図１には１台の室外機に対して２台の室内機が接続された空気調和装置を示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、１台の室外機に対して３台以上の室内機が接続されていてもよい。このとき、室外機は、室内機の接続台数に応じた通信回路を備え、これらの通信回路と室内機との間の通信線の各々を介して各室内機に交流電力を供給可能な構成とする。また、このとき、ダイオード群１３Ｃは、通信線１００Ａ，１００Ｂの各々に接続されて、すべての室内機側から給電された交流電力を整流可能な構成とする。

次に、図１に示す空気調和装置の動作について説明する。図１に示す空気調和装置では、圧縮機駆動部２５が圧縮機を駆動させる必要がない状態では、室外機２の各部に対する電力の供給が遮断されることで待機電力が削減される。なお、圧縮機駆動部２５が圧縮機を駆動させる必要がない状態には、室内機３Ａ，３Ｂの双方が運転していない状態を例示することができるが、これに限定されるものではない。運転モード又は周辺環境によっては、室内機３Ａ，３Ｂの双方が運転中であっても圧縮機駆動部２５が圧縮機を駆動させる必要がない場合も想定される。従って、室内機３Ａ，３Ｂの双方が運転中であっても、圧縮機駆動部２５が圧縮機を駆動させる必要がない状態では、室外機２の各部に対する電力の供給を遮断して待機電力を削減する。

交流電源１から電力の供給を開始して室外機２を起動させる場合には、室外機２が備えるリレーの開閉を制御する制御部に対して室内機３Ａ，３Ｂから電力を供給し、電力が供給された制御部は、交流電源１から室外機２が備える構成に電力が直接供給されて、且つ室内機３Ａ，３Ｂ側から供給されている電力を遮断するようにリレーの開閉を制御する。なお、第１の交流電源リレー２１及び第２の交流電源リレー２２は電力の供給路開閉部を形成し、第１の室外給電切替リレー１３Ｂ及び第２の室外給電切替リレー１３Ｄは経路選択部を形成している。

室外機２を起動させる動作では、まず、室内機３Ａ，３Ｂ内に設けられている室内機３Ａ，３Ｂから室外機２への給電切替手段により接続を切り替えて、交流電源１から室外機２を介して室内機３Ａ，３Ｂに供給されている交流電力を通信線１００Ａ，１００Ｂに供給する。室内機３Ａ，３Ｂから通信線１００Ａ，１００Ｂに供給された交流電力は、室外機２のダイオード群１３Ｃにより直流に変換される。ダイオード群１３Ｃにより変換された直流電圧は、第１の室外給電切替リレー１３Ｂ、第２の突入電流抑制抵抗１３Ａ及びダイオード３１を経由して第２の直流電圧平滑部３２に印加され、第２の直流電圧平滑部３２が充電される。このときの突入電流は、第２の突入電流抑制抵抗１３Ａによって抑制される。通信線１００Ａ，１００Ｂに交流電力が供給される際には、室外機２の通信回路６２Ａ，６２Ｂ，６３Ａ，６３Ｂは動作しておらず、ダイオード６２Ｃ，６３Ｃの作用により、通信回路６２Ａ，６２Ｂ，６３Ａ，６３Ｂに交流電源１からの交流電力は供給されない。

第２の直流電圧平滑部３２が充電されると、制御電源生成部３３に電圧が印加されて制御電源生成部３３は動作を開始する。すると、制御電源生成部３３から第１の室外機制御部５１に電力が供給され、第１の室外機制御部５１が動作を開始する。この時点では、制御電源リレー３４はオフしており、第２の室外機制御部５２は動作を開始しない。動作を開始した第１の室外機制御部５１は、まず、第２の室外給電切替リレー１３Ｄをオンする。すると、交流電源１からの電力が、第１のノイズ低減部１１、第２の室外給電切替リレー１３Ｄ及びサージ電流抑制抵抗１３Ｅを経由してダイオード３１へ供給される。ここで、ダイオード３１は、交流電源１側から印加される電圧が第２の直流電圧平滑部３２よりも低い場合には、逆電圧防止ダイオードとして動作し、交流電源１への逆流が防止される。

次に、第１の室外機制御部５１は通信電源リレー８１もオンし、その後、第１の室外給電切替リレー１３Ｂをオフする。第１の室外給電切替リレー１３Ｂがオフすると、通信線１００Ａ，１００Ｂを経由した室内機３Ａ，３Ｂから室外機２への電力の供給が遮断される。すると、制御電源生成部３３への電力の供給は、第２の室外給電切替リレー１３Ｄを経由して交流電源１から行われることになる。

一方で、上記の動作において、室内機３Ａ，３Ｂは、各室内機の給電切替手段を操作して通信線１００Ａ，１００Ｂへの交流電力の供給を開始し、一定時間経過後に給電切替手段を再度操作することで、通信線１００Ａ，１００Ｂへの交流電力の供給を開始する前の状態に戻し、通信線１００Ａ，１００Ｂへの交流電力の供給を停止させ、室外機２の通信回路との間で運転情報を始めとする各種情報の送受信が可能となる。すなわち、通信線１００Ａ，１００Ｂは、室外機２の動作開始時の一定時間のみ室外機２への給電経路として機能し、一定時間経過後には給電経路としての機能を停止させて通信線として機能する。ここで、給電切替手段を再度操作するまでの一定時間は、第１の室外機制御部５１が動作を開始し、第２の室外給電切替リレー１３Ｄ及び通信電源リレー８１をオンする制御が完了するまでの動作時間を考慮して予め決定されるものである。給電切替手段を再度操作するまでの一定時間は、より具体的には、第２の室外給電切替リレー１３Ｄ及び通信電源リレー８１をオンする制御が完了するまでの時間よりも長くなるように決定される。

上記したように、第１の室外給電切替リレー１３Ｂ、第２の室外給電切替リレー１３Ｄ及び通信電源リレー８１の制御が完了すると、第１の室外機制御部５１は、制御電源リレー３４をオンし、第２の室外機制御部５２への電力の供給を開始し、動作を開始させる。なお、制御電源リレー３４をオンするタイミングはこれに限定されるものではなく、室外機２の起動前に制御電源リレー３４をオンしておいてもよいし、また、制御電源リレー３４は必須の構成要素ではないため、設けられていなくてもよい。

次に、第１の室外機制御部５１は、通信線１００Ａ，１００Ｂ及び通信回路６２Ａ，６２Ｂ，６３Ａ，６３Ｂを介して、室内機３Ａ，３Ｂとの間で動作状態情報及び設定情報を始めとする各種情報の送受信を行う。第１の室外機制御部５１は、室内機３Ａ，３Ｂから受信した動作状態情報及び設定情報を始めとする各種情報を第２の室外機制御部５２に転送する。第２の室外機制御部５２は、第１の室外機制御部５１から転送された各種情報に従って、圧縮機を駆動させる必要があるか否かを判定し、圧縮機を駆動させる必要があると判定した場合には、第１の交流電源リレー２１をオンする。第１の交流電源リレー２１がオンすると、交流電源１からの交流電力が第１のノイズ低減部１１、第１の交流電源リレー２１、第１の突入電流抑制抵抗２１Ｂ及びダイオード２１Ｃを介して第１の直流電圧平滑部２４に供給される。このときの突入電流は、第１の突入電流抑制抵抗２１Ｂによって抑制される。第１の直流電圧平滑部２４は、圧縮機駆動部２５の動作に必要な電圧を印加するため、第１の直流電圧平滑部２４の静電容量は、第２の直流電圧平滑部３２の静電容量の１０倍以上とする。

第１の交流直流変換部２３は、交流電力を直流電力に変換し、直流電圧を第１の直流電圧平滑部２４に印加する。圧縮機駆動部２５は、第１の直流電圧平滑部２４に印加された電圧によって動作を開始し、圧縮機を駆動する。

第２の室外機制御部５２は、第１の交流電源リレー２１をオンした後の第１の直流電圧平滑部２４の電圧を監視し、第１の直流電圧平滑部２４の電圧が、設定したしきい値以上となったことを検出すると、又は第１の直流電圧平滑部２４の電圧変動が設定したしきい値以内になったことを検出すると、第２の交流電源リレー２２をオンし、第１の交流電源リレー２１をオフする。このように動作させることで、第１の突入電流抑制抵抗２１Ｂには圧縮機駆動の初期にしか電流が流れないため、第１の突入電流抑制抵抗２１Ｂにおける消費電力を抑制することができる。

第１の室外機制御部５１は、圧縮機が駆動を開始した後も室内機３Ａ，３Ｂとの間で運転情報を始めとする各種情報を送受信し、受信した各種情報は必要に応じて第２の室外機制御部５２へ転送される。

第２の室外機制御部５２は、第１の室外機制御部５１を介して室内機３Ａ，３Ｂから受信した各種情報に従って、圧縮機駆動部２５を動作させて圧縮機を駆動させる。第２の室外機制御部５２は、昇圧動作可能な昇圧チョッパ回路を備える第１の交流直流変換部２３を制御して、第１の直流電圧平滑部２４に印加する電圧を生成させる。

なお、昇圧チョッパ回路の半導体素子は、シリコンによって形成されていてもよいし、ワイドバンドギャップ半導体によって形成されていてもよい。ワイドバンドギャップ半導体には、ＳｉＣ、ＧａＮ、ダイヤモンドを例示することができる。ワイドバンドギャップ半導体によって形成されたスイッチング素子又はダイオード素子は、耐電圧性が高く、許容電流密度も高いため、スイッチング素子又はダイオード素子の小型化が可能であり、装置の小型化も可能となる。また、ワイドバンドギャップ半導体によって形成されたスイッチング素子又はダイオード素子は、耐熱性も高いため、ヒートシンクの放熱フィンの小型化も可能となり、装置の一層の小型化が可能になる。また、更には、ワイドバンドギャップ半導体によって形成されたスイッチング素子又はダイオード素子は、電力損失が低いため、スイッチング素子又はダイオード素子の高効率化が可能であり、電力変換効率の高効率化及び省電力化が可能になる。なお、昇圧チョッパ回路の半導体素子のすべてがワイドバンドギャップ半導体によって形成されていることが望ましいが、本発明はこれに限定されるものではなく、スイッチング素子及びダイオード素子の一部がワイドバンドギャップ半導体によって形成されていてもよく、このときにも装置の小型化、高効率化及び省電力化は可能である。

なお、第１の直流電圧平滑部２４と第２の直流電圧平滑部３２とは、ダイオード４１を介して接続されており、第１の交流直流変換部２３によって、第１の直流電圧平滑部２４の電圧は第２の直流電圧平滑部３２の電圧よりも高くなる。ダイオード４１が、第１の直流電圧平滑部２４から第２の直流電圧平滑部３２への一方向に設けられることで、第１の直流電圧平滑部２４から第２の直流電圧平滑部３２には充電電流が流れる。そのため、第２の直流電圧平滑部３２の電圧は、第１の直流電圧平滑部２４の電圧よりもダイオード４１の順方向電圧分だけ降下した直流電圧となる。

制御電源生成部３３は、上記のように充電電流によって充電された第２の直流電圧平滑部３２で動作する。第１の直流電圧平滑部２４の静電容量は、第２の直流電圧平滑部３２の静電容量の１０倍以上であり、第２の直流電圧平滑部３２の電圧は、第１の直流電圧平滑部２４により一定に維持される。そのため、第２の直流電圧平滑部３２の静電容量は、室外機２の起動が可能な最小限の値に設定することができ、第２の直流電圧平滑部３２を小型化及び低コスト化することができる。

さらに、室外機２は、圧縮機駆動部２５の動作を必要とせず、室外機２への電力の供給を維持した状態で待機電力及び無効電力を抑制したい場合、一例として圧縮機を保護するために冷媒寝込みを防止する制御を有効にしたい場合には、第２の室外機制御部５２は、第１の交流電源リレー２１及び第２の交流電源リレー２２をオフする。第１の交流電源リレー２１及び第２の交流電源リレー２２をオフすると、第１の交流直流変換部２３に交流電力が供給されなくなり、第１の直流電圧平滑部２４には直流電圧が生じず、第１の直流電圧平滑部２４の直流電圧は第２の直流電圧平滑部３２の直流電圧よりも低くなる。しかし、ダイオード４１によって、第２の直流電圧平滑部３２から第１の直流電圧平滑部２４への逆流を阻止することができるため、第１の直流電圧平滑部２４での電力消費を防止することができる。

また、第１の室外機制御部５１及び第２の室外機制御部５２は、四方弁、電子膨張弁及び圧縮機動作といったアクチュエータの動作を停止するので、制御電源生成部３３における消費電力は低消費電力となり、待機電力の削減が可能となる。さらに待機電力を削減する場合には、第１の室外機制御部５１が制御電源リレー３４をオフすることにより第２の室外機制御部５２への電力の供給を停止すると、制御電源生成部３３における消費電力が減少し、さらなる待機電力の削減も可能となる。

第１の交流電源リレー２１及び第２の交流電源リレー２２をオフした場合には、第１のノイズ低減部１１への通電は維持されるが第２のノイズ低減部１２への通電は停止するので、第２のノイズ低減部１２には無効電力が生じない。このように、第２のノイズ低減部１２における無効電力を削減することも可能である。

また、ダイオード３１への電源供給経路は、図１に示すように、第１のノイズ低減部１１と第２の交流電源リレー２２の間から分岐しており、第２の交流電源リレー２２をオフしても第２の直流電圧平滑部３２への電力の供給は維持され、第１の室外機制御部５１の動作も継続することができる。このとき、第１のノイズ低減部１１により、制御電源生成部３３で発生するノイズの交流電源１への流出を抑制することができる。

なお、室内機３Ａ，３Ｂの双方が運転を行わず、圧縮機駆動部２５が圧縮機を駆動させる必要がない状態となり、室外機２への電力の供給を遮断する状態へと移行する場合には、まず、第２の室外機制御部５２が、第１の交流電源リレー２１及び第２の交流電源リレー２２の双方をオフし、第１の交流直流変換部２３への電力の供給を遮断する。次に、第１の室外機制御部５１が、制御電源リレー３４をオフして第２の室外機制御部５２への電力の供給を遮断する。なお、制御電源リレー３４をオフすることにより、第２の室外機制御部５２には電力が供給されなくなるため、第１の交流電源リレー２１及び第２の交流電源リレー２２の双方がオフを維持することにより、第２の室外機制御部５２の制御に関わらず、第１の室外機制御部５１が制御電源リレー３４をオフする制御のみ行ってもよい。次に、第１の室外機制御部５１が第２の室外給電切替リレー１３Ｄをオフすることで、室外機２への交流電力の供給は停止する。そして、制御電源生成部３３は、第１の直流電圧平滑部２４及び第２の直流電圧平滑部３２の電圧によって動作を行い、第１の直流電圧平滑部２４及び第２の直流電圧平滑部３２の電圧が制御電源生成部３３の動作限界電圧を下回ると、制御電源生成部３３は、第１の室外機制御部５１に供給する電力を生成できなくなり、第１の室外機制御部５１は動作を停止する。第１の室外機制御部５１が動作を停止すると、第１の室外機制御部５１によりオフを維持していた第１の室外給電切替リレー１３Ｂがオンし、室内機３Ａ，３Ｂ側からの電力の供給により室外機２を起動させることが可能となる。室外機２を起動させる場合には、室内機３Ａまたは室内機３Ｂが、通信線１００Ａまたは通信線１００Ｂから室外機２に電力を供給する。

以上説明したように、本実施の形態の空気調和装置においては、室外機２は、第１の交流電源リレー２１、第２の交流電源リレー２２、第１の室外給電切替リレー１３Ｂ及び第２の室外給電切替リレー１３Ｄを備え、室外機２の運転が必要ない状態においては、第１の交流電源リレー２１、第２の交流電源リレー２２及び第２の室外給電切替リレー１３Ｄをオフするとともに第１の室外給電切替リレー１３Ｂをオンすることで、第１の交流直流変換部２３及びダイオード３１への交流電力の供給を遮断し、制御電源生成部３３に対する電力の供給は室内機３Ａ，３Ｂからのみ可能な構成としている。このような構成とすることで、待機電力及び無効電力の削減が可能となり、省電力化を実現することができる。

さらに、通信電源リレー８１は、第１の室外機制御部５１によって制御され、室外機２が電源遮断状態であるときには、通信電源リレー８１はオフするものとする。室外機２が電源遮断状態であるときには、通信電源生成部６１には交流電源１からの電力が給電されないため、室外機２が電源遮断状態であるときに通信電源生成部６１において消費される待機電力が削減される。

また、室外機２に接続される室内機の台数が増加したとしても、各室内機と通信を行うための通信回路とダイオードとを室内機の台数分だけ増加させればよく、室内機の台数に応じて室外機を増設する必要がないので、接続される室内機の台数の増加に伴う部品点数の増加を最小限に抑えることができ、基板実装面積を削減することができるとともに、部品コスト及び製造コストの増加を防止することができる。

ところで、電源遮断状態から起動した室外機２において、入力電源検出部７１は、通信電源生成部６１に印加されている交流電圧の正の半波サイクルを計測し、この計測結果を第１の室外機制御部５１へ出力する。第１の室外機制御部５１は、通信電源生成部６１に印加されている交流電圧が正の半波サイクルか否かを把握することができる。

図２は、室内機３Ａ，３Ｂ、通信電源生成部６１及び通信回路６２Ａ，６２Ｂ，６３Ａ，６３Ｂの内部構成の一例を示す図である。図２に示す通信電源生成部６１は、交流電源１から電力が供給されると、室内機３Ａ，３Ｂと室外機２との通信に必要な直流電力を生成する。このとき、生成する直流電力の電圧は、内部のツェナーダイオードによって規定電圧となるように調整される。ツェナーダイオードの規定電圧は、通信電源生成部６１に印加される交流電圧を直流変換した電圧の１／１０以下とする。一例として、交流電源１から印加される電圧が２００Ｖであるときには、ツェナーダイオードの規定電圧は２８Ｖ以下とする。

図２に示すように、室内機３Ａは、通信線１００Ａへの交流電力の供給状態を切り替える室内機側給電切替リレー３００Ａを備え、室内機３Ｂは、通信線１００Ｂへの交流電力の供給状態を切り替える室内機側給電切替リレー３００Ｂを備える。電源遮断状態の室外機２を起動させる場合には、室内機３Ａが室内機側給電切替リレー３００Ａを一定期間オンさせ、又は室内機３Ｂが室内機側給電切替リレー３００Ｂを一定期間オンさせればよい。なお、室内機３Ａ，３Ｂの室内機側給電切替リレー３００Ａ，３００Ｂは、各室内機で制御するため、非同期の制御である。

第１の室外機制御部５１は、通信電源生成部６１に印加されている交流電圧が正の半波サイクルのとき、Ｈｉｇｈとなる電圧を各室内機３Ａ，３Ｂへ同時に送信する。交流電源１が５０Ｈｚのときには、１ｍｓ以上５ｍｓ以下のパルスを送信する。

ここで、通信電源生成部６１に印加されている交流電圧が正の半波サイクルのときに、Ｈｉｇｈとなる電圧を第１の室外機制御部５１が室内機３Ａ，３Ｂに送信したとき、すなわち、Ｈｉｇｈとなる電圧を通信回路６２Ａ，６３Ａに出力したとき、一例として、室内機３Ａ内で通信線１００Ａに交流電力を供給する設定とされていると、通信線１００Ａ上のダイオード６２Ｃのアノード側の電圧は、通信電源生成部６１が生成した直流電力の直流電圧になるので、ダイオード６２Ｃのカソード側の電圧よりも低くなるが、ダイオード６２Ｃにより、通信回路６２Ａ，６２Ｂへの電流の逆流を抑制することができる。なお、ここでは、室内機３Ａの動作について説明したが、室内機３Ｂの動作も同様である。

図３は、室外機２における通信可否判定動作、すなわち室内機３Ａ，３Ｂとの通信が可能か否かを判定する動作の一例を示す図である。上記のようにして、第１の室外機制御部５１がＨｉｇｈとなる電圧を室内機３Ａ，３Ｂに送信し、これに対してＬｏｗとなる電圧を通信回路６２Ｂ，６３Ｂ経由で受信すると、第１の室外機制御部５１は、室内機３Ａ，３Ｂとの通信が成立したと判断する。室外機２と室内機３Ａ，３Ｂとの通信が成立すると、室外機２の運転が開始され、以降、第１の室外機制御部５１は、通信が成立した室内機３Ａ，３Ｂとの間で運転情報、動作状態情報及び設定情報を始めとする各種情報の送受信を行う。

一方、第１の室外機制御部５１がＨｉｇｈとなる電圧を室内機３Ａ，３Ｂに送信し、これに対してＬｏｗとなる電圧を通信回路６２Ｂ，６３Ｂ経由で受信できない場合には、該当の室内機との通信が不成立と判断する。この場合、第１の室外機制御部５１は、予め設定されているリトライ回数まで、交流電圧が正の半波サイクルのときにＨｉｇｈを送信する処理、すなわち再送を繰り返す。リトライ回数に達しても該当の室内機との通信が成立しない場合には、該当の室内機で異常が発生したと判断し、異常処理を行う。ここで、異常処理の一例は、異常をユーザに通知する処理である。

室内機３Ａから通信線１００Ａに交流電力が供給され、室内機３Ｂから通信線１００Ｂに交流電力が供給されている場合、すなわち、図２の室内機側給電切替リレー３００Ａ，３００Ｂがオンであるときに、第１の室外機制御部５１の制御により送信回路である通信回路６２Ａ，６３ＡをＨｉｇｈとしても、受信回路である通信回路６２Ｂ，６３ＢはＨｉｇｈの状態のまま変化せず、通信不成立となる。室内機３Ａ，３Ｂ側から通信線１００Ａ，１００Ｂに対して、交流電力が供給されていない場合、すなわち、図２の室内機側給電切替リレー３００Ａ，３００Ｂがオフであるときには通信が成立する。

図４は、室内機３Ａ，３Ｂとの通信の可否を判定する際の第１の室外機制御部５１の動作の一例を示すフローチャートである。第１の室外機制御部５１は、まず、通信電源リレー８１をオンし（Ｓ１１）、その後、入力電源検出部７１における検出結果から、通信電源生成部６１に印加されている交流電圧が正の半波サイクルであるか否かを判定する（Ｓ１２）。通信電源生成部６１に印加されている交流電圧が正の半波サイクルでない場合には（Ｓ１２：Ｎｏ）、正の半波サイクルであるか否か再度判定を行う。すなわち、正の半波サイクルとなるまで判定を継続する。通信電源生成部６１に印加されている交流電圧が正の半波サイクルである場合には（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、正の半波サイクルの時間内で通信線１００Ａ，１００ＢにＨｉｇｈの信号を出力する（Ｓ１３）。そして、Ｓ１３におけるＨｉｇｈの信号に対して、受信回路にＬｏｗが入力されたかを判定する（Ｓ１４）。Ｌｏｗが入力された場合には（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、通信成立と判断し（Ｓ１５）、運転を行い（Ｓ１６）、処理を終了する。Ｌｏｗが入力されない場合には（Ｓ１４：Ｎｏ）、リトライ回数ｎをカウントアップし、すなわちリトライ回数ｎに１を加算して（Ｓ１７）、リトライ回数ｎがリトライ回数上限値ｋを超えたか否かを判定する（Ｓ１８）。リトライ回数ｎがリトライ回数上限値ｋを超えている場合には（Ｓ１８：Ｙｅｓ）、室外起動リレー異常と判断し（Ｓ１９）、処理を終了する。リトライ回数ｎがリトライ回数上限値ｋを超えていない場合には（Ｓ１８：Ｎｏ）、Ｓ１２に戻る。

このように、第１の室外機制御部５１は、入力電源検出部７１での検出結果に基づき、通信電源生成部６１に印加されている交流電圧の正の半波サイクルを検知し、正の半波サイクルにおいて、送信用の通信回路６２Ａ，６３Ａを介してＨｉｇｈを送信し、室内機３Ａ，３Ｂとの通信が可能か否かを判定する。そのため、室外機２は、接続された室内機の室内機側給電切替リレー３００Ａ，３００Ｂが非同期処理でも通信が成立するか否かの判定動作、すなわち通信電源生成部６１に印加されている交流電圧の正の半波サイクルにおいてＨｉｇｈを送信してＬｏｗを受信するか否かの判定動作を同時に行うことができ、正常な室内機とは確実に通信成立させる手段を備えるので、室内機との通信を成立させる時間の短縮及び通信回路の部品故障を防止することができ、さらに、異常のある室内機を確実に排除することができるので、高品質な空気調和装置を実現することができる。

また、第２の直流電圧平滑部３２から第１の直流電圧平滑部２４への電力の供給を防止するダイオード４１により、室外機２の起動後の運転待機期間に第１の交流電源リレー２１及び第２の交流電源リレー２２をオフしたとき、第１の直流電圧平滑部２４における電力消費がない。また、第１のノイズ低減部１１及び第２のノイズ低減部１２により、室外機２の起動後の運転待機期間における待機電力及び無効電力を削減することができる。

さらに、サージ電流抑制抵抗１３Ｅは、第２の突入電流抑制抵抗１３Ａよりも低インピーダンスであり、サージ電流抑制抵抗１３Ｅ及び第２の突入電流抑制抵抗１３Ａは、第１の室外給電切替リレー１３Ｂ及び第２の室外給電切替リレー１３Ｄによって切替が可能である。そのため、交流電源から電力を供給する際に、第２の直流電圧平滑部３２に突入電流が流れるおそれがあるときには第２の突入電流抑制抵抗１３Ａへ電流を流すことで突入電流を抑制し、それ以外のときにはサージ電流抑制抵抗１３Ｅへ電流を流すように切り替えると、定常時のサージ電流による部品故障を防止しつつ、第２の突入電流抑制抵抗１３Ａに接続されている場合よりも、第２の直流電圧平滑部３２への給電経路上における消費電力を低減することができる。

なお、上記の説明では、第１の直流電圧平滑部２４は、圧縮機駆動部２５の外部に設けられるものとして説明したが、圧縮機駆動部２５に含まれるものとしてもよい。同様に、第２の直流電圧平滑部３２は、制御電源生成部３３の外部に設けられるものとして説明したが、制御電源生成部３３に含まれるものとしてもよい。

本実施の形態の空気調和装置は、上記説明したように、交流電源から圧縮機駆動部までの電流経路及び交流電源から制御電源生成部までの電流経路を突入電流の有無により選択可能な空気調和装置である。交流電源１から圧縮機駆動部２５までの電流経路には、交流電源１から供給される交流電力が、第１のノイズ低減部１１、第１の交流電源リレー２１及び第１の突入電流抑制抵抗２１Ｂを介して圧縮機駆動部２５に供給される第１の電流経路と、交流電源１から供給される交流電力が、第１のノイズ低減部１１、第２の交流電源リレー２２、第２のノイズ低減部１２を介して圧縮機駆動部２５に供給される第２の電流経路とが存在し、第１の交流電源リレー２１及び第２の交流電源リレー２２のオンオフを制御することで、交流電源１からの電力供給を開始する際などの突入電流が生じるおそれがあるときには第１の電流経路を選択することで突入電流を抑制し、運転時には第２の電流経路を選択することで消費電力を低減する。交流電源１から制御電源生成部３３までの電流経路には、交流電源１から供給される交流電力が、室内機３Ａ，３Ｂのいずれか、第１の室外給電切替リレー１３Ｂ及び第２の突入電流抑制抵抗１３Ａを介して制御電源生成部３３に供給される第３の電流経路と、交流電源１から供給される交流電力が、第１のノイズ低減部１１、第２の室外給電切替リレー１３Ｄ及び第２の突入電流抑制抵抗１３Ａよりも低インピーダンスのサージ電流抑制抵抗１３Ｅを介して制御電源生成部３３に供給される第４の電流経路とが存在し、第１の室外給電切替リレー１３Ｂ及び第２の室外給電切替リレー１３Ｄのオンオフを制御することで、交流電源１からの電力供給を開始する際などの突入電流が生じるおそれがあるときには第３の電流経路を選択することで突入電流を抑制し、運転時には第４の電流経路を選択することで消費電力を低減する。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ 交流電源、２ 室外機、３Ａ，３Ｂ 室内機、１１ 第１のノイズ低減部、１２ 第２のノイズ低減部、１３Ａ 第２の突入電流抑制抵抗、１３Ｂ 第１の室外給電切替リレー、１３Ｃ ダイオード群、１３Ｄ 第２の室外給電切替リレー、１３Ｅ サージ電流抑制抵抗、２１ 第１の交流電源リレー、２１Ｂ 第１の突入電流抑制抵抗、２１Ｃ，３１，４１，６２Ｃ，６３Ｃ ダイオード、２２ 第２の交流電源リレー、２３ 第１の交流直流変換部、２４ 第１の直流電圧平滑部、２５ 圧縮機駆動部、３２ 第２の直流電圧平滑部、３３ 制御電源生成部、３４ 制御電源リレー、５１ 第１の室外機制御部、５２ 第２の室外機制御部、６１ 通信電源生成部、６２Ａ，６２Ｂ，６３Ａ，６３Ｂ 通信回路、７１ 入力電源検出部、８１ 通信電源リレー、１００Ａ，１００Ｂ 通信線、３００Ａ，３００Ｂ 室内機側給電切替リレー。

Claims (10)

1. 交流電源に接続された室外機と前記交流電源に前記室外機を介して接続された複数の室内機とを備え、
   前記室外機は、
   前記交流電源から供給される交流電力が、１つの前記室内機、第１の室外給電切替リレー及び突入電流抑制抵抗を介して制御電源生成部に供給される第１の電流経路と、
   前記交流電源から供給される交流電力が、ノイズ低減部、第２の室外給電切替リレー及び前記突入電流抑制抵抗よりも低インピーダンスのサージ電流抑制抵抗を介して前記制御電源生成部に供給される第２の電流経路とを有し、
   前記第１の室外給電切替リレー及び前記第２の室外給電切替リレーのオンオフを制御することで、
   前記第１の電流経路又は前記第２の電流経路により前記交流電源の交流電力を前記制御電源生成部に供給することを特徴とする空気調和装置。
2. 交流電源に接続された室外機と前記交流電源に前記室外機を介して接続された複数の室内機とを備え、
   前記室外機は、
   前記交流電源から供給される交流電力が、第１のノイズ低減部、第１の交流電源リレー及び第１の突入電流抑制抵抗を介して圧縮機駆動部に供給される第１の電流経路と、
   前記交流電源から供給される交流電力が、前記第１のノイズ低減部、第２の交流電源リレー、第２のノイズ低減部を介して前記圧縮機駆動部に供給される第２の電流経路と、
   前記交流電源から供給される交流電力が、１つの前記室内機、第１の室外給電切替リレー及び第２の突入電流抑制抵抗を介して制御電源生成部に供給される第３の電流経路と、
   前記交流電源から供給される交流電力が、前記第１のノイズ低減部、第２の室外給電切替リレー及び前記第２の突入電流抑制抵抗よりも低インピーダンスのサージ電流抑制抵抗を介して前記制御電源生成部に供給される第４の電流経路とを有し、
   前記第１の交流電源リレー及び前記第２の交流電源リレーのオンオフを制御することで、
   前記第１の電流経路又は前記第２の電流経路により前記交流電源の交流電力を前記圧縮機駆動部に供給し、
   前記第１の室外給電切替リレー及び前記第２の室外給電切替リレーのオンオフを制御することで、
   前記第３の電流経路又は前記第４の電流経路により前記交流電源の交流電力を前記制御電源生成部に供給することを特徴とする空気調和装置。
3. 前記制御電源生成部に対する突入電流は、前記交流電源からの電力の供給によって生じるものであることを特徴とする請求項２に記載の空気調和装置。
4. 前記圧縮機駆動部の動作開始時には、前記第１の交流電源リレーをオンし、且つ前記第２の交流電源リレーをオフし、その後、前記第１の交流電源リレーをオフし、且つ前記第２の交流電源リレーをオンすることを特徴とする請求項２に記載の空気調和装置。
5. 前記圧縮機駆動部の入力から前記制御電源生成部の入力への電力の供給が可能であることを特徴とする請求項２に記載の空気調和装置。
6. 前記圧縮機駆動部の入力にアノードが接続されて前記制御電源生成部の入力にカソードが接続されたダイオードを備えることを特徴とする請求項２に記載の空気調和装置。
7. 前記室外機は、
   前記制御電源生成部からの電力により動作を開始する第１の室外機制御部と、
   前記圧縮機駆動部により動作する第２の室外機制御部と、
   前記第１の室外機制御部と前記第２の室外機制御部の間に設けられた電源制御リレーとを備え、
   前記制御電源生成部は、前記圧縮機駆動部が動作しないときには電源制御リレーをオフして前記第２の室外機制御部への電力供給が遮断されることを特徴とする請求項２に記載の空気調和装置。
8. 前記第３の電流経路は通信線を含み、
   前記室外機は、
   前記複数の室内機と通信を行う通信回路と、
   この通信回路に電力を生成して供給する通信電源生成部とを備え、
   前記制御電源生成部に対して前記第３の電流経路から電力が供給されている場合には、前記通信電源生成部への電力の供給を遮断することを特徴とする請求項２に記載の空気調和装置。
9. 前記室外機は、入力電源検出部を備え、
   前記入力電源検出部は、前記通信電源生成部に印加される交流電圧の極性を判定し、
   前記通信電源生成部に供給される交流電力の電圧が正極性の期間に、前記通信線に対する前記複数の室内機を経由した交流電力の供給が行われているか否かが判定され、
   前記通信線に対する前記複数の室内機を経由した交流電力の供給が行われていない場合には前記複数の室内機との通信を開始することを特徴とする請求項８に記載の空気調和装置。
10. 前記圧縮機駆動部の前段には、ワイドバンドギャップ半導体素子を含む交流直流変換部が設けられていることを特徴とする請求項２から９のいずれか一項に記載の空気調和装置。

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