JP6488932B2

JP6488932B2 - 空気調和機

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Publication number: JP6488932B2
Application number: JP2015148408A
Authority: JP
Inventors: 池田　雄一; 雄一池田
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 2015-07-28
Filing date: 2015-07-28
Publication date: 2019-03-27
Anticipated expiration: 2035-07-28
Also published as: JP2017026284A

Description

本発明は、空気調和機に係わり、より詳細には、室内機と室外機との通信に関する。

従来、室内機と室外機とからなる空気調和機は、電源を供給する２本の電源線と、１本の通信線を備えた特許文献１に示す構成がある。この方式は一方の電源線から通信線を介して他方の電源線に流れる電流をオンオフ制御することにより、室内機と室外機との間でシリアル通信を行なうものである。このオンオフされる電流の検出にはフォトカプラが用いられている。

図２は本発明を説明する図であるが、電源を供給する２本の電源線、１本の通信線、及びこれらに接続されるフォトカプラやゼロクロス点検出部については従来の回路と同じため、これらを用いて従来の回路の問題点を説明する。

図示しない定格電圧が１００ボルトのＡＣ電源で動作する空気調和機の室内機には室内機通信手段１０が、また、図示しない室外機には室外機通信手段２０がそれぞれ備えられており、室内機通信手段１０と室外機通信手段２０は電源線３ａと電源線３ｂと通信線３ｃで接続されている。

室内機通信手段１０内では、電源線３ａと電源線３ｂの間にゼロクロス点検出部１５が、電源線３ａと通信線３ｃの間に抵抗１３を介してフォトカプラ１６が、通信線３ｃと電源線３ｂの間に抵抗１４を介してフォトカプラ１７がそれぞれ接続されている。

ゼロクロス点検出部１５は、ＡＣ電圧の正の半周期と負の半周期を示すと共に、正と負の半周期の変化のタイミングを示すゼロクロス点信号ａを出力する。また、フォトカプラ１６内部の発光ダイオードのアノード端子は送信信号ａが入力される。また、フォトカプラ１６内部のフォトトランジスタのコレクタ端子は抵抗１３を介して電源線３ａに、また、エミッタ端子は通信線３ｃにそれぞれ接続されている。一方、フォトカプラ１７内部の発光ダイオードのカソード端子は抵抗１４を介して通信線３ｃに、また、アノード端子は電源線３ｂにそれぞれ接続され、フォトカプラ１７内部のフォトトランジスタのコレクタ端子からは受信信号ａが出力される。

室外機通信手段２０内では、電源線３ａと電源線３ｂの間にゼロクロス点検出部２５が、電源線３ａと通信線３ｃの間に抵抗２３を介してフォトカプラ２６が、通信線３ｃと電源線３ｂの間に抵抗２４を介してフォトカプラ２７がそれぞれ接続されている。

ゼロクロス点検出部２５は、ＡＣ電圧の正の半周期と負の半周期を示すと共に、正と負の半周期の変化タイミングを示すゼロクロス点信号ｂを出力する。また、フォトカプラ２６内部の発光ダイオードのアノード端子は送信信号ｂが入力される。また、フォトカプラ２６内部のフォトトランジスタのエミッタ端子は抵抗２３を介して電源線３ａに、また、コレクタ端子は通信線３ｃにそれぞれ接続されている。一方、フォトカプラ２７内部の発光ダイオードのアノード端子は抵抗２４を介して通信線３ｃに、また、カソード端子は電源線３ｂにそれぞれ接続され、フォトカプラ２７内部のフォトトランジスタのコレクタ端子からは受信信号ｂが出力される。

次に前述した各フォトカプラの動作について説明する。
室内機通信手段１０では電源線３ａから電源線３ｂに電流が流れるＡＣ電圧の正の半周期（室内機送信可能期間）でゼロクロス点検出部１５の出力がハイレベルとなり、負の半周期でゼロクロス点検出部１５の出力がローレベルとなり、この正負の状態とゼロクロス点のタイミングを信号の立ち上がり／立ち下がりで示すゼロクロス点信号ａが出力される。このＡＣ電圧の正の半周期の間に１ビットのデータ「０」を送信するため送信信号ａをハイレベルにしてフォトカプラ１６をオンにすると、電源線３ａから抵抗１３、フォトカプラ１６、通信線３ｃ、抵抗２４、フォトカプラ２７、電源線３ｂに電流が流れる。この結果、フォトカプラ２７から受信信号ｂとして１ビットのデータ「０」と対応するローレベルの信号が出力される。同様に、１ビットのデータ「１」を送信するため送信信号ａをローレベルにしてフォトカプラ１６をオフにすると、フォトカプラ２７から受信信号ｂとして１ビットのデータ「１」と対応するハイレベルの信号が出力される。

一方、室外機通信手段２０では電源線３ｂから電源線３ａに電流が流れるＡＣ電圧の負の半周期でゼロクロス点検出部２５の出力がハイレベルとなり、正の半周期でゼロクロス点検出部２５の出力がローレベルとなり、この正負の状態とゼロクロス点のタイミングを信号の立ち上がり／立ち下がりで示すゼロクロス点信号ｂが出力される。このＡＣ電圧の負の半周期の間に１ビットのデータ「０」を送信するため送信信号ｂをハイレベルにしてフォトカプラ２６をオンにすると、電源線３ｂからフォトカプラ１７、通信線３ｃ、フォトカプラ２６、抵抗２３、電源線３ａに電流が流れる。この結果、フォトカプラ１７から受信信号ａとして１ビットのデータ「０」と対応するローレベルの信号が出力される。同様に、１ビットのデータ「１」を送信するため送信信号ｂをローレベルにしてフォトカプラ２６をオフにすると、フォトカプラ１７から受信信号ａとして１ビットのデータ「１」と対応するハイレベルの信号が出力される。

図７は前述した送受信を説明する説明図である。横軸は時間を、縦軸は電圧を示している。図７（１）はＡＣ電圧、図７（２）はゼロクロス点信号ａ、図７（３）はゼロクロス点信号ｂ、図７（４）は送信信号ａ、図７（５）は送信信号ｂ、図７（６）は受信信号ａ、図７（７）は受信信号ｂをそれぞれ示している。なお、ｔ１〜ｔ１２は時刻である。また、図７においてｔ０〜ｔ５までがＡＣ電圧１００ボルト（実効値）であり、ｔ５以降がＡＣ電圧８５ボルト（実効値）であるとする。

図７（４）に示すようにｔ０〜ｔ５の期間で室内機がデータ「０」を送信するため、送信信号ａをハイレベルにしてフォトカプラ１６をオンにすると、ＡＣ電圧の瞬時電圧がピ−クに到達するまでフォトカプラ２７の発光ダイオードに流れる電流が徐々に増加し、これに対応してフォトカプラ２７の出力電圧が徐々に低下する。そしてｔ１でフォトカプラ２７のフォトトランジスタが飽和して受信信号ｂがローレベルとなる。また、ＡＣ電圧の瞬時電圧がピ−クに到達してから０ボルトに低下するまでフォトカプラ２７の発光ダイオードに流れる電流が徐々に減少し、ｔ３でフォトカプラ２７のフォトトランジスタが飽和できなくなり、受信信号ｂがローレベルから上昇を開始する。
ＡＣ電圧の電源周波数が５０ヘルツの場合、半周期は１０ｍＳであるため、ＡＣ電圧１００ボルト（実効値）の場合、つまり定格電圧の場合は図７（７）に示すようにＡＣ電圧の極性が変化したｔ０、つまり、ゼロクロス点信号ｂの信号変化のタイミングをトリガとして、５ｍＳ経過したｔ２で室外機が受信信号ｂをサンプリングするようになっている。

しかしながら、前述したようにフォトカプラ１７とフォトカプラ２７内の発光ダイオードは、ＡＣ電圧の瞬時電圧が低くなるにつれてフォトカプラ内の発光ダイオードに流れる電流が小さくなる。このため、使用するフォトカプラに安価な立ち上がり立ち下がり特性が悪いものを採用した場合、フォトカプラ内の発光ダイオードに流れる電流がフォトカプラ内のフォトトランジスタをオンとして飽和させる期間、つまり、受信信号がローレベルとなる期間が短く、また、受信信号の立ち上がりと立ち下がりに要する時間が長くなり、また、フォトカプラに接続される回路の負荷容量が大きい場合は、この負荷容量が小さい場合に比較して受信信号がローレベルとなる区間が後の方へ遅延する場合が有った。

従って受信信号をサンプリングするゼロクロス点信号の変化点からの時間であるサンプリング待時間を定格電圧に合わせて固定の５ｍＳとした場合、ＡＣ電圧が定格電圧より低くなって例えば８５ボルト（実効値）となった場合、最適なサンプリングタイミングからずれてしまい、フォトカプラの特性によっては、サンプリング待時間を５ｍＳとしてサンプリングした場合、誤ったデータとなる問題があった。
例えば図７（７）においてＡＣ電圧が定格電圧より低い８５ボルト（実効値）の時、本来であれば受信信号がローレベルとなる区間が後の方へ遅延した波形に合わせて、ｔ７でゼロクロス点信号が変化してから７ｍＳ経過したｔ１１でサンプリングすべきであるが、定格ＡＣ電圧の１００ボルトと同様にｔ７でゼロクロス点信号が変化してから５ｍＳ経過したｔ９でサンプリングした結果、正しいデータ「０」でなく、誤ったデータ「１」となる場合があった。

特開特開平１１−１９３９５０公報（第５−６頁、図１）

本発明は以上述べた問題点を解決し、電源を供給する２本のＡＣ電源線と１本の通信線とフォトカプラにより通信を行なう空気調和機において、ＡＣ電圧が低下した時でも正しいデータを受信することを目的とする。

本発明は上述の課題を解決するため、本発明の請求項１に記載の発明は、一対のＡＣ電源線と一本の通信線とで接続される室内機と室外機とを有し、前記ＡＣ電源線と前記通信線とを用いて、前記室内機に備えられた室内機通信手段と前記室外機に備えられた室外機通信手段との間で双方向に通信を行う空気調和装置であって、
前記空気調和機は、前記ＡＣ電源線に印加されるＡＣ電圧の実効値の大きさを検出してＡＣ電圧信号として出力するＡＣ電圧検出部を備え、
前記室内機通信手段と前記室外機通信手段は、
前記一対のＡＣ電源線の一方から前記通信線を介して前記一対のＡＣ電源線の他方に流れる電流の有無を検出した受信信号を出力するフォトカプラと、
前記ＡＣ電源線に印加されるＡＣ電圧のゼロクロス点を検出してゼロクロス点信号として出力するゼロクロス点検出部と、
前記ゼロクロス点信号が入力され、前記ゼロクロス点からの時間を示すサンプリング待時間が経過した後に前記受信信号をサンプリングするサンプリング信号を生成するサンプリング信号生成手段と、
入力された前記ＡＣ電圧信号の大きさに対応する前記サンプリング待時間を前記サンプリング信号生成部へ設定するサンプリング待時間設定手段とを備え、
前記サンプリング待時間設定手段は、前記ＡＣ電圧の実効値が小さくなるに従って遅延する前記受信信号に対応して前記サンプリング待時間を長くする。

また、本発明の請求項２に記載の発明は、一対のＡＣ電源線と一本の通信線とで接続される室内機と室外機とを有し、前記ＡＣ電源線と前記通信線とを用いて、前記室内機に備えられた室内機通信手段と前記室外機に備えられた室外機通信手段との間で双方向に通信を行う空気調和装置であって、
前記室内機通信手段と前記室外機通信手段は、
前記一対のＡＣ電源線の一方から前記通信線を介して前記一対のＡＣ電源線の他方に流れる電流の有無を検出した受信信号を出力するフォトカプラと、
前記ＡＣ電源線に印加されるＡＣ電圧のゼロクロス点を検出してゼロクロス点信号として出力するゼロクロス点検出部と、
前記ゼロクロス点信号が入力された時点から前記受信信号がローレベルになっている期間の中央の時点までのサンプリング待時間を算出するサンプリング待時間算出手段と、
前記ゼロクロス点信号と前記サンプリング待時間が入力され、前記ゼロクロス点信号が入力された時点から前記サンプリング待時間が経過した後に前記受信信号をサンプリングするサンプリング信号を生成するサンプリング信号生成手段とを備え、
前記サンプリング待時間算出手段は、前記ＡＣ電圧の実効値が小さくなるに従って遅延する前記受信信号のローレベルの期間の中央の時点に対応した前記サンプリング待時間を算出する。

以上の手段を用いることにより、本発明による空気調和機によれば、電源を供給する２本のＡＣ電源線と１本の通信線によりフォトカプラを介して通信を行なう空気調和機において、ＡＣ電圧が低下した時でも正しいデータを受信することができる。

本発明による空気調和機の実施例を示すブロック図である。本発明による実施例１の受信制御手段を備えた通信部を説明するブロック図である。受信用のフォトカプラの出力に接続される回路を説明する回路図である。実施例２の受信制御手段を説明するブロック図である。実施例１の受信制御手段の動作を説明する説明図である。実施例２の受信制御手段の動作を説明する説明図である。従来の通信方式を説明する説明図である。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいた実施例として詳細に説明する。

図１は本発明による空気調和機１の実施例を示すブロック図である。なお、本発明に直接関係がない冷媒回路やファンモータなどの図示と説明を省略する。

空気調和機１は室外機２と室内機４とが、一対のＡＣ電源線である電源線３ａと電源線３ｂと、通信線３ｃで構成される接続線３で接続されている。
室内機４は、電源線３ａが接続された電源入力端１４ａと、電源線３ｂが接続された電源入力端１４ｂと、電源線３ａと電源線３ｂに接続された室内機電源部５及び室内機通信手段１０と、室内機通信手段１０へ送信信号ａを出力し、室内機通信手段１０から受信信号ａとサンプリング信号ａとゼロクロス点信号ａが入力される室内機制御部９と、電源線３ａと電源線３ｂの間の電圧を検出するＡＣ電圧検出部１２とを備えている。なお、ＡＣ電圧検出部１２で検出されたＡＣ電圧の大きさはＡＣ電圧信号ａとして室内機通信手段１０と室内機制御部９へ出力されている。

一方、室外機２も同様に、電源線３ａと電源線３ｂに接続された室外機電源部６及び室外機通信手段２０と、室外機通信手段２０へ送信信号ｂを出力し、室外機通信手段２０から受信信号ｂとサンプリング信号ｂとゼロクロス点信号ｂが入力される室外機制御部８と、電源線３ａと電源線３ｂの間の電圧を検出するＡＣ電圧検出部２２とを備えている。なお、ＡＣ電圧検出部２２で検出されたＡＣ電圧の大きさはＡＣ電圧信号ｂとして室外機通信手段２０と室外機制御部８へ出力されている。

図２は本発明による実施例１の受信制御手段１１を備えた室内機通信手段１０と、受信制御手段２１を備えた室外機通信手段２０を説明するブロック図である。なお、受信制御手段１１と受信制御手段２１は同じ回路構成である。また、図２のフォトカプラ１７とフォトカプラ２７の出力に接続される回路については図示を省略しているが、図３でこの回路について詳細に説明する。

ゼロクロス点検出部１５はゼロクロス点信号ａを出力する。ゼロクロス点検出部１５に正の半周期のＡＣ電圧が印加されるとゼロクロス点信号ａはハイレベルになり、ゼロクロス点検出部１５に負の半周期のＡＣ電圧が印加されるとゼロクロス点信号ａはローレベルになる。つまり、ゼロクロス点信号ａはＡＣ電圧の極性の切り替え時点（ゼロクロス点）でレベルが変化する。また、ゼロクロス点信号ａがハイレベルの期間は室内機制御部９が送信可能な期間である。この送信可能な期間については後で詳細に説明する。

一方、フォトカプラ１６内部の発光ダイオードのアノード端子は送信信号ａが入力される。なお、フォトカプラ１６内部の発光ダイオードのカソード端子は図示しない抵抗を介してグランドに接続されている。また、フォトカプラ１６内部のフォトトランジスタのコレクタ端子は抵抗１３に、また、エミッタ端子は通信線３ｃに接続されている。一方、フォトカプラ１７内部の発光ダイオードのカソード端子は抵抗１４を介して通信線３ｃに接続され、また、アノード端子は電源線３ｂに接続され、フォトカプラ１７内部のフォトトランジスタのコレクタ端子からは受信信号ａが出力される。

ゼロクロス点検出部２５はゼロクロス点信号ｂを出力する。ゼロクロス点検出部２５に負の半周期のＡＣ電圧が印加されるとゼロクロス点信号ｂはハイレベルになり、ゼロクロス点検出部２５に正の半周期のＡＣ電圧が印加されるとゼロクロス点信号ｂはローレベルになる。つまり、ゼロクロス点信号ｂはＡＣ電圧の極性の切り替え時点（ゼロクロス点）でレベルが変化する。また、ゼロクロス点信号ｂがハイレベルの期間は室外機制御部８が送信可能な期間である。この送信可能な期間については後で詳細に説明する。

一方、フォトカプラ２６内部の発光ダイオードのアノード端子は送信信号ｂが入力される。なお、フォトカプラ２６内部の発光ダイオードのカソード端子は図示しない抵抗を介してグランドに接続されている。また、フォトカプラ２６内部のフォトトランジスタのエミッタ端子は抵抗２３に、また、コレクタ端子は通信線３ｃに接続されている。一方、フォトカプラ２７内部の発光ダイオードのアノード端子は抵抗２４に、また、カソード端子は電源線３ｂに接続され、フォトカプラ２７内部のフォトトランジスタのコレクタ端子からは受信信号ｂが出力される。

一方、室内機通信手段１０には受信制御手段１１が設けられており、受信制御手段１１にはゼロクロス点信号ａとＡＣ電圧信号ａが入力され、サンプリング信号ａが出力される。
受信制御手段１１はサンプリング信号生成手段１１ａとサンプリング待時間設定手段１１ｂを備えている。サンプリング待時間設定手段１１ｂにはＡＣ電圧信号ａが入力され、このＡＣ電圧信号ａと対応するサンプリング待時間をサンプリング信号生成手段１１ａへ設定する。サンプリング待時間設定手段１１ｂは、ＡＣ電圧信号ａが１００ボルト、９５ボルト、８５ボルトの実効値を示すそれぞれ信号レベルの場合、これに対応してサンプリング待時間を、５ｍＳ、６ｍＳ、７ｍＳとして出力する。なお、このように段階的な切り替えでなく、連続的に変化するＡＣ電圧（実効値）に対応してサンプリング待時間を連続的に変化させてもよい。

サンプリング信号生成手段１１ａは、サンプリング待時間設定手段１１ａにより設定されたサンプリング待時間を記憶している。そして、サンプリング信号生成手段１１ａは、入力されたゼロクロス点信号ａがハイレベルからローレベルに変化したタイミング、つまり、ゼロクロス点のタイミングを起点として、設定されたサンプリング待時間の経過を待つ。そして、サンプリング待時間が経過した時、サンプリング信号ａをローレベルからハイレベルにして室内機制御部９に受信信号ａのサンプリングを指示する。室内機制御部９はこの指示により受信信号ａを受信データとして読み込む。なお、サンプリング信号生成手段１１ａは、入力されたゼロクロス点信号ａがローレベルからハイレベルに変化したタイミングでサンプリング信号ａをハイレベルからローレベルにして次の受信に備える。

一方、室外機通信手段２０には受信制御手段２１が設けられており、受信制御手段２１はゼロクロス点信号ｂとＡＣ電圧信号ｂが入力され、また、サンプリング信号ｂが出力される。
受信制御手段２１はサンプリング信号生成手段２１ａとサンプリング待時間設定手段２１ｂを備えている。サンプリング待時間設定手段２１ｂにはＡＣ電圧信号ｂが入力され、このＡＣ電圧信号ｂと対応するサンプリング待時間をサンプリング信号生成手段２１ａへ出力する。サンプリング待時間設定手段２１ｂは、ＡＣ電圧信号が１００ボルト、９５ボルト、８５ボルトの実効値を示すそれぞれ信号レベルの場合、これに対応してサンプリング待時間を、５ｍＳ、６ｍＳ、７ｍＳとして出力する。

サンプリング信号生成手段２１ａは、サンプリング待時間設定手段２１ｂにより設定されたサンプリング待時間を記憶している。そして、サンプリング信号生成手段２１ａは、入力されたゼロクロス点信号がハイレベルからローレベルに変化したタイミング、つまり、ゼロクロス点のタイミングを起点として、設定されたサンプリング待時間の経過を待つ。そして、サンプリング待時間が経過した時、サンプリング信号ｂをローレベルからハイレベルにして室外機制御部８に受信信号ｂのサンプリングを指示する。室外機制御部８はこの指示により受信信号ｂを受信データとして読み込む。なお、サンプリング信号生成手段２１ａは、入力されたゼロクロス点信号ｂがローレベルからハイレベルに変化したタイミングでサンプリング信号ｂをハイレベルからローレベルにして次の受信に備える。

次に前述した各フォトカプラの動作について説明する。
室内機通信手段１０では電源線３ａから電源線３ｂに電流が流れるＡＣ電圧の正の半周期（室内機送信可能期間）でゼロクロス点検出部１５の出力であるゼロクロス点信号ａがハイレベルになり、ＡＣ電源電圧の負の半周期（室内機受信可能期間）でゼロクロス点信号ａがローレベルになる。このＡＣ電源電圧の正の半周期の間に、室内機制御部９が１ビットのデータ「０」を送信するため送信信号ａをハイレベルにしてフォトカプラ１６をオンにすると、電源線３ａから抵抗１３、フォトカプラ１６、通信線３ｃ、抵抗２４、フォトカプラ２７、電源線３ｂに電流が流れる。この結果、フォトカプラ２７から受信信号ｂとして１ビットのデータ「０」と対応するローレベルの信号が出力される。また、室内機制御部９が１ビットのデータ「１」を送信するため送信信号ａをローレベルにしてフォトカプラ１６をオフにすると、フォトカプラ２７から受信信号ｂとして１ビットのデータ「１」と対応するハイレベルの信号が出力される。

一方、室外機通信手段２０では電源線３ｂから電源線３ａに電流が流れるＡＣ電源電圧の負の半周期（室外機送信可能期間）でゼロクロス点検出部２５の出力であるゼロクロス点信号ｂがハイレベルになり、ＡＣ電源電圧の正の半周期（室外機受信可能期間）でゼロクロス点信号ｂがローレベルになる。このＡＣ電源電圧の負の半周期の間に、室外機制御部８が１ビットのデータ「０」を送信するため送信信号ｂをハイレベルにしてフォトカプラ２６をオンにすると、電源線３ｂからフォトカプラ１７、通信線３ｃ、フォトカプラ２６、電源線３ａに電流が流れる。この結果、フォトカプラ１７から受信信号ａとして１ビットのデータ「０」と対応するローレベルの信号が出力される。また、室外機制御部８が１ビットのデータ「１」を送信するため送信信号ｂをローレベルにしてフォトカプラ２６をオフにすると、フォトカプラ１７から受信信号ａとして１ビットのデータ「１」と対応するハイレベルの信号が出力される。

図３はフォトカプラの出力に接続された回路を説明する回路図であり、受信用のフォトカプラ１７と、それに接続される回路を示している。
図３に示すように、フォトカプラ１７の発光ダイオード１７ａのカソード端子は直列に接続された抵抗１４を介して通信線３ｃに接続され、発光ダイオード１７ａのアノード端子は電源線３ｂに接続されている。
一方、フォトカプラ１７のフォトトランジスタ１７ｂのコレクタ端子は抵抗１８ｂを介して＋５Ｖへ接続され、エミッタ端子はグランドへ接続されている。また、フォトトランジスタ１７ｂのコレクタ端子はコンデンサ１９の一端に接続され、コンデンサ１９の他端はグランドに接続されている。このコンデンサ１９はノイズ除去用のコンデンサである。そして、フォトトランジスタ１７ｂのコレクタ端子から受信信号ａが出力される。なお、フォトカプラ２７も同様の構成になっている。

また、発光ダイオード１７ａに流れる電流は、ＡＣ電圧の実効値が最大定格（１１０ボルト）の時の瞬時電圧のピーク電圧、つまり、１５５ボルトの時を考慮して抵抗１４で制限されている。例えば定格電流が１０ｍＡ（ミリアンペア）の発光ダイオード１７ａの場合、抵抗１４は１５．３ＫΩ（キロオーム）となる。そしてＡＣ電圧の実効値が８５ボルトに低下した時のピーク電圧、つまり、１２０ボルトでは、７．８ｍＡまで低下する。従ってこの場合の瞬時電圧の変化、つまり、０〜１２０ボルトに対応して発光ダイオード１７ａに流れる電流は０〜７．８ｍＡの間で変化することになる。

一方、フォトトランジスタ１７ｂを飽和領域までオンとするためには、発光ダイオード１７ａの入力電流と抵抗１８ｂに流す電流が条件となる。このためフォトカプラには、フォトカプラの入力電流に対して出力可能な電流の比率である電流伝達率（ＣＴＲ）が規定されている。

電流伝達率は、フォトカプラの温度特性やバラツキを考えると一般的に１００％として考える必要がある。例えば抵抗１８ｂを１ＫΩとした場合、フォトトランジスタ１７ｂがオンとなった時、電源が５ボルトであれば抵抗１８ｂには５ｍＡ流れることになる。従ってこの時の発光ダイオード１７ａの入力電流はＣＴＲが１００％で５ｍＡ必要となり、この電流が流れるためには瞬時電圧が約８０ボルト以上になる必要がある。ＡＣ電圧波形は正弦波であるため、ＡＣ電圧のピーク電圧が低いほど、ゼロクロス点から瞬時電圧：８０ボルト以上になるまでの時間が長くなる。

また、フォトトランジスタ１７ｂのコレクタ端子にはコンデンサ１９ｂが接続されているため、発光ダイオード１７ａに流れる電流によりフォトトランジスタ１７ｂがオンオフの変化をする場合、コンデンサ１９ｂが無い場合に比較してコンデンサ１９ｂが有る場合に受信信号ａの立ち上がりと立ち下がりの時間がさらに長くなる。

このようにピーク電圧が低いほど、つまり、ＡＣ電圧の実効値が小さい時ほどフォトトランジスタ１７ｂがオンとなっている期間が短く、また、ゼロクロス点からフォトトランジスタ１７ｂがオンとなるまでの時間が長くなる。受信制御手段１１と受信制御手段２１はＡＣ電圧の実効値の大きさに対応してサンプリング信号待時間を変化させる、つまりサンプリング信号がローレベルからハイレベルになる時間を変化させる。このため、受信制御手段１１と受信制御手段２１は、前述したＡＣ電圧の実効値の大きさによって変化するゼロクロス点から受信信号がローレベルとなるまでの時間に対応したサンプリング信号を出力することができ、室内機制御部９や室外機制御部８は受信用のフォトカプラ１７とフォトカプラ２７から出力される受信信号のローレベルを確実にサンプリングすることができる。

図５は本発明による実施例１の受信制御手段１１を備えた室内機通信手段１０と、受信制御手段２１を備えた室外機通信手段２０の動作を説明するブロック図である。図５の横軸は時間を、縦軸は電圧を示している。図５（１）はＡＣ電圧、図５（２）はゼロクロス点信号ａ、図５（３）はゼロクロス点信号ｂ、図５（４）は送信信号ａ、図５（５）は送信信号ｂ、図５（６）は受信信号ａ、図５（７）は受信信号ｂ、図５（８）はサンプリング信号ａ、図５（９）はサンプリング信号ｂをそれぞれ示している。なお、ｔ２０〜ｔ３０は時刻である。また、前提条件として図５においてｔ２０〜ｔ２４までがＡＣ電圧１００ボルト（実効値）の期間であり、ｔ２４〜ｔ２６までがＡＣ電圧９５ボルト（実効値）の期間であり、ｔ２６以降がＡＣ電圧８５ボルト（実効値）の期間である。

本実施例ではＡＣ電圧の正の半周期を室内機４が通信データを送信可能な期間、負の半周期を室外機２が通信データを送信可能な期間となっているため、この正の半周期と負の半周期の期間をゼロクロス点信号ａのレベルで判別できるようになっている。つまり、図５（２）と図５（３）に示すように、ゼロクロス点信号ａがハイレベルの時を室内機送信可能期間、ローレベルの時を室外機受信可能期間、ゼロクロス点信号ｂがハイレベルの時を室外機送信可能期間、ローレベルの時を室内機受信可能期間としている。また、このゼロクロス点信号ａやゼロクロス点信号ｂのレベルが変化するタイミングがゼロクロス点である。

室内機制御部９が図５（４）に示すようにｔ２０〜ｔ２４の期間でデータ「０」を送信するため、この期間で図５（４）に示すように送信信号ａをハイレベルにした場合、ＡＣ電圧が１００ボルト（実効値）の時は図５（７）に示すようにｔ２１〜ｔ２３の期間でフォトカプラ２７のフォトトランジスタがオンとなり、このｔ２１〜ｔ２３の期間で受信信号ｂはローレベルになる。
室外機通信手段２０の受信制御手段２１は、ｔ２０でＡＣ電圧信号ｂがＡＣ１００ボルト（実効値）と対応する電圧であるため、サンプリング信号ｂがローレベルからハイレベルとなるまでのサンプリング待時間を、ゼロクロス点であるｔ２０から５ｍＳとして出力する。このため室外機制御部８は、図５（７）に示すようにｔ２２でサンプリングを実行した結果、データ「０」を受信することができる。

一方、室内機制御部９が図５（４）に示すようにｔ２６〜ｔ３０の期間でデータ「０」を送信するため、この期間で図５（４）に示すように送信信号ａをハイレベルにした場合、ＡＣ電圧が８５ボルト（実効値）の時は図５（７）に示すようにｔ２７〜ｔ２９の期間でフォトカプラ２７のフォトトランジスタがオンとなり、このｔ２７〜ｔ２９の期間で受信信号ｂはローレベルになる。
室外機通信手段２０の受信制御手段２１は、ｔ２６でＡＣ電圧信号ｂがＡＣ８５ボルト（実効値）と対応する電圧であるため、サンプリング信号ｂがローレベルからハイレベルとなるまでのサンプリング待時間を、ゼロクロス点であるｔ２６から７ｍＳとして出力する。このため室外機制御部８は、図５（７）に示すようにｔ２８でサンプリングを実行した結果、データ「０」を受信することができる。

このように、室外機制御部８はｔ２７〜ｔ２９の期間（２ｍＳ）がｔ２１〜ｔ２３（５ｍＳ）の期間よりも短く、かつ、ｔ２６〜ｔ２７の期間の受信信号ｂがハイレベルからローレベルになまでの期間（６ｍＳ）がｔ２０〜ｔ２１の期間の受信信号ｂがハイレベルからローレベルになまでの期間（２．５ｍＳ）よりも長くなっても、正しいデータの「０」を受信することができる。

次に室外機制御部８がデータを送信する場合を説明する。
室外機制御部８がｔ２４〜ｔ２６の期間で送信信号ｂをローレベルにしてデータ「１」を送信する場合、受信制御手段１１はＡＣ電圧信号の９５ボルトに対応して、サンプリング信号ａがローレベルからハイレベルとなるまでのサンプリング待時間を、ｔ２４のゼロクロス点から６ｍＳとして出力する。本発明において各受信信号は通常状態でハイレベルとなっており、各送信信号がハイレベルとなり、かつ、前述したＡＣ電圧の瞬時電圧が８０ボルト以上になったときのみ各受信信号はローレベルになる。つまり、それ以外の期間では各受信信号はハイレベルのままである。
従って、図５（６）に示すように受信信号ａは、ｔ２４〜ｔ２６の期間ですべてハイレベルであり、室内機受信部９は受信信号ａをサンプリングしてデータ「１」を受信できる。

図４は実施例１で説明した受信制御手段１１や受信制御手段２１の他の実施例を示す受信制御手段３０であり、図２の受信制御手段１１や受信制御手段２１に代替して使用することができる。
なお、受信制御手段３０はＡＣ電圧信号が不要である一方、受信信号が必要であるため、室内機通信手段１０に用いる場合、ゼロクロス点信号ａとフォトカプラ１７が出力する受信信号ａが入力されるようにすることで、これらに対応してサンプリング信号ａが出力される。同様に室外機通信手段２０に用いる場合、受信制御手段３０はゼロクロス点信号ｂとフォトカプラ２７が出力する受信信号ｂが入力されるようにすることで、これらに対応してサンプリング信号ｂが出力される。なお、以降の説明において図２の受信制御手段１１と受信制御手段２１を受信制御手段３０に置き替えたものとして室内機通信手段１０と室外機通信手段２０の説明を行なう。

受信制御手段３０は、受信信号がローレベルとなる期間を予め算出し、その期間の中央でサンプリングするサンプリング信号を出力する構成になっている。このため受信制御手段３０は受信データ「０」を受信するため受信信号のローレベルを監視しており、このデータ「０」を確実に受信できる最適なサンプリング待時間を予め算出して、それ以降の受信信号に関してこの算出したサンプリング待時間によるサンプリング信号を出力する。このため、正確なサンプリングを行なうためには、受信側で定期的にデータ「０」のダミーデータを受信する必要がある。通常は通信データの中にデータ「０」が含まれるため、例えば送信側で送信データの最初にデータ「０」のダミーデータを挿入して送信するとよい。

受信制御手段３０は、立下がり検出手段３１と立上がり検出手段３２と、時刻計測手段３３と、サンプリング待時間算出手段３４と、サンプリング信号生成手段３５を備えている。立下がり検出手段３１は受信信号が入力され、受信信号の立ち下がりを検出するとパルス状の立下がり信号を出力する、一方、立上がり検出手段３２は受信信号が入力され、受信信号の立ち上がりを検出するとパルス状の立上がり信号を出力する。なお、受信信号の立ち上がり／立ち下がりが無い場合、それぞれの検出手段は該当する信号を出力しない。

時刻計測手段３３は、ゼロクロス点信号のハイレベル／ローレベルのレベルが変化した時に時刻の計測を開始し、立下がり信号と立上がり信号が入力された時、ゼロクロス点を基準として計測した、立下がり信号が入力されるまでの立下がり時刻と、立上がり信号が入力されるまでの立上がり時刻をそれぞれサンプリング待時間算出手段３４へ出力する。なお、時刻計測手段３３は、立上がり信号、又は立下がり信号が入力されない場合、時刻の計測結果を出力しない。

サンプリング待時間算出手段３４は、下記の式１を用いてサンプリング待時間を算出する。
サンプリング待時間＝（立上がり時刻−立下がり時刻）／２＋立下がり時刻・・・式１
そして、サンプリング待時間算出手段３４は、算出したサンプリング待時間をサンプリング信号生成手段３５へ設定する。サンプリング信号生成手段３５は、入力されたゼロクロス点信号がハイレベルからローレベルに変化したタイミングを基準として、設定されたサンプリング待時間が経過した時、サンプリング信号をローレベルからハイレベルにする。なお、サンプリング信号生成手段３５は、入力されたゼロクロス点信号がローレベルからハイレベルに変化したタイミング、つまり送信可能期間になったらサンプリング信号をハイレベルからローレベルにして次の受信に備える。

図６は本発明による実施例２の受信制御手段３０の動作を説明するブロック図である。図６の横軸は時間を、縦軸は電圧を示している。図６（１）はＡＣ電圧、図６（２）はゼロクロス点信号ａ、図６（３）はゼロクロス点信号ｂ、図６（４）は送信信号ａ、図６（５）は送信信号ｂ、図６（６）は受信信号ａ、図６（７）は受信信号ｂ、図６（８）はサンプリング信号ａ、図６（９）はサンプリング信号ｂ、図６（１０）は立下がり信号ｂ、図６（１１）は立上がり信号ｂをそれぞれ示している。なお、ｔ４０〜ｔ５４は時刻である。また、立下がり信号ｂと立上がり信号ｂは室外機通信手段２０に受信制御手段３０を用いた場合の受信制御手段３０の内部信号である。また、室内機通信手段１０に受信制御手段３０を用いた場合の受信制御手段３０の内部信号は図示を省略している。

なお、前提条件として図６においてすべての期間でＡＣ電圧８５ボルト（実効値）である。また、ｔ４０以前はＡＣ電圧１００ボルト（実効値）で有ったとする。この時、図５（７）で説明したように、ｔ２０〜ｔ２３の期間が７．５ｍＳ、ｔ２０〜ｔ２１の期間が２．５ｍＳであるため、サンプリング待ち時間算出手段３４は、式１を用いてサンプリング待ち時間５ｍＳとして算出し、サンプリング信号生成手段３５はこの値が設定された状態になってている。

図６（４）に示すように室内機制御部９はｔ４０〜ｔ４６、及びｔ４８〜ｔ５４の期間にデータ「０」を送信するため、送信信号ａをハイレベルにする。この結果、図６（７）に示すように受信信号ｂがローレベルとなる時刻はｔ４０から６ｍＳ経過したｔ４３の時点である。

この結果、前述したようにｔ４０以前にサンプリング待時間算出手段３４が算出したサンプリング待時間：５ｍＳを用いた図６（９）に示すサンプリング信号ｂの立ち上がりタイミングｔ４２では受信信号ｂがローレベルに下がりきっていないため、室外機制御部８がｔ４２で受信信号ｂをサンプリングするとデータ「１」となり、誤ったデータを受信することになる。
このため室内機制御部９はｔ４８〜ｔ５４のデータ「０」を送信する前にｔ４０〜ｔ４６の期間でデータ「０」をダミーデータとして送信し、室外機制御部８はこのダミーデータを受信しても破棄している。

図６（１０）と図６（１１）に示すように室外機通信手段２０の受信制御手段３０において、受信信号ｂがｔ４３でハイレベルからローレベルとなると立下がり検出手段３１が立下がり信号のパルスを出力する。また、受信信号ｂがｔ４５でローレベルからハイレベルになると立上がり検出手段３２が立上がり信号のパルスを出力する。

一方、時刻計測手段３３はゼロクロス点信号が変化したｔ４０を基準として時刻を計時しており、立下がり検出手段３１が立下がり信号のパルスを出力したｔ４３の時刻を立下がり時刻：６ｍＳ、立上がり検出手段３２が立上がり信号のパルスを出力したｔ４５の時刻を立上がり時刻：８ｍＳとしてサンプリング待時間算出手段３４へ出力する。

この立上がり時刻：６ｍＳと立上がり時刻：８ｍＳが入力されたサンプリング待時間算出手段３４は、前述した式１を用いてサンプリング待時間：７ｍＳを算出してサンプリング信号生成手段３５へ出力する。サンプリング信号生成手段３５は、次にデータを受信すべきｔ４８〜ｔ５４の期間において、サンプリング待時間：７ｍＳのサンプリング信号を出力する。なお、ｔ４８〜ｔ５４の期間内で受信信号ｂがローレベルとなる期間があるため、サンプリング待時間算出手段３４はｔ４０〜ｔ４６の期間の場合と同様に、立下がり信号と立上がり信号の発生時刻を用いてサンプリング待時間を再計算する。

なお、立下がり信号と立上がり信号が発生しないデータ「１」の場合、サンプリング待時間算出手段３４はサンプリング待時間を計算しないため、サンプリング信号生成手段３５は、前回設定されたサンプリング待時間を継続して用いることになる。例えば図６（８）のｔ４７に示すように、室内機制御部９はｔ４０以前に算出されたサンプリング待時間：５ｍＳによるサンプリング信号ａを用いて受信信号ａをサンプリングするが、受信信号ａは遅延が発生しないため問題とならない。

以上説明したように、電源を供給する２本の電源線３ａと電源線３ｂと１本の通信線３ｃによりフォトカプラ１７，２７を介して通信を行なう空気調和機１において、受信制御手段１１や受信制御手段２１や受信制御手段３０がＡＣ電圧低下時の受信信号がローレベルとなる期間の遅延を考慮してサンプリング待時間を長くしたサンプリング信号を出力するため、ＡＣ電圧が低下した時のデータのサンプリング誤りを防止することができる。

本実施例において、受信制御手段はハードウェアだけでなくソフトウェアでも構成可能である。

１空気調和機
２室外機
３接続線
３ａ電源線
３ｂ電源線
３ｃ通信線
４室内機
５室内機電源部
６室外機電源部
８室外機制御部
９室内機制御部
１０室内機通信手段
１１受信制御手段
１１ａサンプリング信号生成手段
１１ｂサンプリング待時間設定手段
１２ＡＣ電圧検出部
１３抵抗
１４抵抗
１４ａ電源入力端
１４ｂ電源入力端
１５ゼロクロス点検出部
１６フォトカプラ
１７フォトカプラ
１７ａ発光ダイオード
１７ｂフォトトランジスタ
１８ｂ抵抗
１９ｂコンデンサ
２０室外機通信手段
２１受信制御手段
２１ａサンプリング信号生成手段
２１ｂサンプリング待時間設定手段
２２ＡＣ電圧検出部
２３抵抗
２４抵抗
２５ゼロクロス点検出部
２６フォトカプラ
２７フォトカプラ
３０受信制御手段
３１立下がり検出手段
３２立上がり検出手段
３３時刻計測手段
３４サンプリング待時間算出手段
３５サンプリング信号生成手段

Claims

一対のＡＣ電源線と一本の通信線とで接続される室内機と室外機とを有し、前記ＡＣ電源線と前記通信線とを用いて、前記室内機に備えられた室内機通信手段と前記室外機に備えられた室外機通信手段との間で双方向に通信を行う空気調和装置であって、
前記空気調和機は、前記ＡＣ電源線に印加されるＡＣ電圧の実効値の大きさを検出してＡＣ電圧信号として出力するＡＣ電圧検出部を備え、
前記室内機通信手段と前記室外機通信手段は、
前記一対のＡＣ電源線の一方から前記通信線を介して前記一対のＡＣ電源線の他方に流れる電流の有無を検出した受信信号を出力するフォトカプラと、
前記ＡＣ電源線に印加されるＡＣ電圧のゼロクロス点を検出してゼロクロス点信号として出力するゼロクロス点検出部と、
前記ゼロクロス点信号が入力され、前記ゼロクロス点からの時間を示すサンプリング待時間が経過した後に前記受信信号をサンプリングするサンプリング信号を生成するサンプリング信号生成手段と、
入力された前記ＡＣ電圧信号の大きさに対応する前記サンプリング待時間を前記サンプリング信号生成部へ設定するサンプリング待時間設定手段とを備え、
前記サンプリング待時間設定手段は、前記ＡＣ電圧の実効値が小さくなるに従って遅延する前記受信信号に対応して前記サンプリング待時間を長くすることを特徴とする空気調和機。
一対のＡＣ電源線と一本の通信線とで接続される室内機と室外機とを有し、前記ＡＣ電源線と前記通信線とを用いて、前記室内機に備えられた室内機通信手段と前記室外機に備えられた室外機通信手段との間で双方向に通信を行う空気調和装置であって、
前記室内機通信手段と前記室外機通信手段は、
前記一対のＡＣ電源線の一方から前記通信線を介して前記一対のＡＣ電源線の他方に流れる電流の有無を検出した受信信号を出力するフォトカプラと、
前記ＡＣ電源線に印加されるＡＣ電圧のゼロクロス点を検出してゼロクロス点信号として出力するゼロクロス点検出部と、
前記ゼロクロス点信号が入力された時点から前記受信信号がローレベルになっている期間の中央の時点までのサンプリング待時間を算出するサンプリング待時間算出手段と、
前記ゼロクロス点信号と前記サンプリング待時間が入力され、前記ゼロクロス点信号が入力された時点から前記サンプリング待時間が経過した後に前記受信信号をサンプリングするサンプリング信号を生成するサンプリング信号生成手段とを備え、
前記サンプリング待時間算出手段は、前記ＡＣ電圧の実効値が小さくなるに従って遅延する前記受信信号のローレベルの期間の中央の時点に対応した前記サンプリング待時間を算出することを特徴とする空気調和機。