JP6772827B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、１組の交流電源線と１本の通信線を用いて室内機と室外機が通信を行なう空気調和機に関する。

従来、室外機から室内機へ電源を供給する方式（以下、室外機給電方式）の室外機を備えた空気調和機の通信回路は図４のように構成された回路が、例えば特許文献１に開示されている。
図４において、左側が室内機２００側であり、右側が室外機１００側である。そして、室内機２００と室外機１００に交流電源２に接続されたＬライン５１とＮライン５２が接続され、室内機２００と室外機１００は通信線５３で接続されている。

室外機１００はＬライン５１に直列に接続されたメインリレー７を備えており、図示しない主たる負荷、例えば圧縮機を動作させる直流電源に供給する電流を遮断／供給するようになっている。また、室外機１００は、メインリレー７の負荷側のＬライン５１と通信線５３の間に室外機送信部２０と、Ｎライン５２と通信線５３の間に室外機受信部３０と、メインリレー７の負荷側のＬライン５１とＮライン５２の間に室外機電源位相検出部１０をそれぞれ備えている。

室外機送信部２０はフォトトランジスタ２０ｃとフォトダイオード２０ｂを備えたフォトカプラ２０ａと、抵抗２０ｄと抵抗２０ｅを備えている。そして室外機送信部２０はフォトダイオード２０ｂのアノード端子と＋５ボルトの直流電源の間に抵抗２０ｅが、また、フォトトランジスタ２０ｃのエミッタ端子とＬライン５１の間に抵抗２０ｄが、フォトトランジスタ２０ｃのコレクタ端子と通信線５３が、それぞれ接続されている。そしてフォトダイオード２０ｂのカソード端子には図示しない室外機制御部から室外機送信信号が出力されており、室外機送信信号のローレベル／ハイレベルに対応して室外機送信部２０からデータ”１”、データ”０”が室内機２００へ送信される。

室外機受信部３０はフォトトランジスタ３０ｃとフォトダイオード３０ｂを備えたフォトカプラ３０ａと、抵抗３０ｄと抵抗３０ｅを備えている。そして室外機受信部３０はフォトトランジスタ３０ｃのコレクタ端子が＋５ボルトの直流電源に、フォトトランジスタ３０ｃのエミッタ端子が抵抗３０ｄを介してグランドに、フォトダイオード３０ｂのアノード端子が抵抗３０ｅを介して通信線５３に、フォトダイオード３０ｂのカソード端子がＮライン５２に、それぞれ接続されている。なお、フォトトランジスタ３０ｃのエミッタ端子から図示しない室外機制御部に室外機受信信号が出力されている。室内機２００から送信される信号によりこの室外機受信信号が変化し、室外機制御部は室外機受信信号がハイレベルの時に受信データが”１”、ローレベルの時にデータ”０”と認識する。

室外機電源位相検出部１０はフォトトランジスタ１０ｃとフォトダイオード１０ｂを備えたフォトカプラ１０ａと、抵抗１０ｄと抵抗１０ｅを備えている。そして室外機電源位相検出部１０はフォトトランジスタ１０ｃのコレクタ端子が＋５ボルトの直流電源に、フォトトランジスタ１０ｃのエミッタ端子が抵抗１０ｄを介してグランドに、フォトダイオード１０ｂのアノード端子がＬライン５１に、フォトダイオード１０ｂのカソード端子が抵抗１０ｅを介してＮライン５２に、それぞれ接続されている。なお、フォトトランジスタ１０ｃのエミッタ端子から図示しない室外機制御部に室外機電源位相信号が出力されている。

室外機電源位相信号は交流電圧波形の極性を示しており、Ｌライン５１からＮライン５２に電流が流れる正の半周期の時に室外機電源位相信号がハイレベルとなり、Ｎライン５２からＬライン５１に電流が流れる負の半周期の時に室外機電源位相信号がローレベルとなる。室外機１はこの室外機電源位相信号がローレベルの時にデータを送信可能である。

一方、室内機２００はＬライン５１と通信線５３の間に室内機送信部４０と、Ｎライン５２と通信線５３の間に室内機受信部５０と、Ｌライン５１とＮライン５２の間に、図示しない室内機電源位相検出部をそれぞれ備えている。なお、室内機電源位相検出部は室外機電源位相検出部１０と同じ回路であり、室内機２００はここから出力される室内機電源位相信号がハイレベルの時にデータを送信可能である。つまり、交流電源２の電圧波形の１周期を正の半周期と負の半周期に分割し、室外機１００は負の半周期で、室内機２００は正の半周期でそれぞれデータを相手に送信することができる。また、室外機１００は正の半周期で、室内機２００は負の半周期でそれぞれ相手からデータを受信することができる。

また、室内機送信部４０はフォトトランジスタ４０ｃとフォトダイオード４０ｂを備えたフォトカプラ４０ａと、抵抗４０ｄと抵抗４０ｅを備えている。そして室内機送信部４０はフォトダイオード４０ｂのアノード端子と＋５ボルトの直流電源の間に抵抗４０ｅが、また、フォトトランジスタ４０ｃのコレクタ端子とＬライン５１の間に抵抗４０ｄが、フォトトランジスタ４０ｃのエミッタ端子と通信線５３が、それぞれ接続されている。そしてフォトダイオード４０ｂのカソード端子には図示しない室内機制御部から室内機送信信号が出力されており、室内機送信信号のローレベル／ハイレベルに対応して室内機送信部４０からデータ”１”、データ”０”が室外機１００へ送信される。

室内機受信部５０はフォトトランジスタ５０ｃとフォトダイオード５０ｂを備えたフォトカプラ５０ａと、抵抗５０ｄと抵抗５０ｅを備えている。そして室内機受信部５０はフォトトランジスタ５０ｃのコレクタ端子が＋５ボルトの直流電源に、フォトトランジスタ５０ｃのエミッタ端子が抵抗５０ｄを介してグランドに、フォトダイオード５０ｂのアノード端子が抵抗５０ｅを介してＮライン５２に、フォトダイオード５０ｂのカソード端子が通信線５３に、それぞれ接続されている。なお、フォトトランジスタ５０ｃのエミッタ端子から図示しない室内機制御部に室内機受信信号が出力されている。室外機１００から送信される信号によりこの室内機受信信号が変化し、室内機制御部は室内機受信信号がハイレベルの時に受信データが”１”、ローレベルの時に”０”と認識する。

次に図４を用いて送受信動作について説明する。なお、メインリレー７は閉状態となっており、室外機１００は主たる負荷である図示しない圧縮機を運転中である。このため、室外機電源位相検出部１０のフォトダイオード１０ｂと抵抗１０ｅには約１０ミリアンペアの電流が電源の半周期毎に流れ、合計で約０．７ワットの電力を消費している。また、室内機１００が待機状態の場合はメインリレー７が開となって空調運転を休止しているため、室外機電源位相検出部１０のフォトダイオード１０ｂには電流が流れないので待機電力を低減することができる。

図４においてメインリレー７は閉状態となっているため、室外機電源位相検出部１０は交流電源２の１周期の電圧波形で正の半周期の間でハイレベル、負の半周期の間でローレベルとなる室外機電源位相信号を出力する。室外機制御部は室外機電源位相信号がローレベルの時に室外機送信信号をローレベル（データ”１”）にすると、室外機送信部２０のフォトトランジスタ２０ｃがオンとなり、図４の（１）室外機送信の実線で示す経路、つまり、Ｎライン５２、室内機受信部５０、通信線５３、室外機送信部２０、Ｌライン５１、Ｎライン５２の経路で電流が流れ、室内機受信部５０のフォトトランジスタ５０ｃがオンとなり、室内機受信信号がハイレベル（データ”１”）となる。一方、室外機制御部は室外機電源位相信号がローレベルの時に室外機送信信号をハイレベル（データ”０”）にすると、図４の（１）室外機送信の実線で示す経路に電流が流れないため、室内機受信信号がローレベル（データ”０”）となる。

同様に室内機電源位相検出部は交流電源２の１周期の電圧波形で正の半周期の間でハイレベル、負の半周期の間でローレベルとなる室内機電源位相信号を出力する。室内機制御部は室内機電源位相信号がハイレベルの時に室内機送信信号をローレベル（データ”１”）にすると、室内機送信部４０のフォトトランジスタ４０ｃがオンとなり、図４の（２）室内機送信の点線で示す経路、つまり、Ｌライン５１、室内機送信部４０、通信線５３、室外機受信部３０、Ｎライン５２、Ｌライン５１の経路で電流が流れ、室外機受信部３０のフォトトランジスタ３０ｃがオンとなり、室外機受信信号がハイレベル（データ”１”）となる。一方、室内機制御部は室内機電源位相信号がハイレベルの時に室内機送信信号をハイレベル（データ”０”）にすると、図４の（２）室内機送信の点線で示す経路に電流が流れないため、室外機受信信号がローレベル（データ”０”）となる。

しかしながら、何らかの原因で空調運転中に室外機１００がメインリレー７を開にした場合、例えば圧縮機に印加する電圧が異常上昇した場合や圧縮機に過電流が流れた場合など、緊急事態では室外機１００は通信機能を用いて室内機２００に原因を通知する時間的余裕がないため、原因を室内機２００に通知することができない。このため、室内機２００では通信ができない状態となるが、通信線５３の切断なのか室外機１００が部品保護のため意図的にメインリレー７を開としたのか判断できないため、室内機２００はユーザーに正確な対応を指示できないと言う問題があった。

例えば通信不能の原因が通信線５３の切断ならば、即運転を中止してサービスコールが必要となるが、もし、この原因が圧縮機に印加する電圧が異常上昇した場合や圧縮機に過電流が流れた場合であれば一時的な現象であり、時間の経過を待つことで復旧が可能であるため、ユーザーは何もしないでそのまま待てばよい。このように、原因によってユーザーの対応が異なるため、通信不能の原因をユーザーに正確に知らせる必要があるが、従来の方法では対応できなかった。

一方、室外機電源位相検出部１０をメインリレー７よりも交流電源２側に配置すればメインリレー７の開閉状態に関わらず室外機１００は室内機２００と通信可能であるが、室外機１００が待機状態となった時に室外機電源位相検出部１０が電流を消費してしまう問題がある。

特開昭６３−１０５３４９号公報（第２−３頁、図１）

本発明は以上述べた問題点を解決し、室外機給電方式の空気調和機において、室内機と室外機の通信が不能となった時、待機電力を低減しつつ、室外機の主たる負荷、例えば圧縮機に電流が供給されていないことを室外機から室内機へ通知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、交流電源が供給される第１電源線及び第２電源線が、室内機と室外機にそれぞれ接続され、前記室内機と前記室外機とが１本の通信線で接続され、前記第１電源線から前記通信線を介して前記第２電源線に流れる第１経路の電流を前記室内機が断続することで、また、前記第２電源線から前記通信線を介して前記第１電源線に流れる第２経路の電流を前記室外機が断続することで前記室内機と前記室外機とが互いに通信を行う空気調和機であって、
前記室内機は、前記第１経路に流れる電流を断続する室内機送信手段と、前記第２経路の電流を検出する室内機受信手段とを備え、
前記室外機は、前記交流電源から前記第１電源線を介して前記室外機に備えられた主たる負荷に供給される電流を供給／遮断するスイッチ手段と、前記スイッチ手段よりも前記交流電源側に配置され、前記第２経路に流れる電流を断続する室外機送信手段と、前記第１経路の電流を検出する室外機受信手段と、前記スイッチ手段よりも前記負荷側に配置され、前記第１電源線と前記第２電源線の間に印加される電圧の極性により前記室外機と前記室内機の間における送受信の方向を決定する信号を出力する室外機電源位相検出手段とを備え、
前記室外機は、前記スイッチ手段が前記主たる負荷に供給される電流を遮断している時、前記室外機送信手段が前記第２経路に流れる電流を通過させて前記スイッチ手段が電流を遮断していることを前記室内機へ通知することを特徴とする。

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、室外機給電方式の空気調和機において、室内機と室外機の通信が不能となった時、待機電力を低減しつつ、室外機の主たる負荷、例えば圧縮機に電流が供給されていないことを室外機から室内機へ通知することができる。

本発明による室外機の実施例を示すブロック図である。 本発明による空気調和機の通信回路を示すブロック図である。 本発明による室外機の動作を説明する説明図である。 従来の空気調和機の通信回路を示すブロック図である。

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。なお、本発明と直接関係の無いファンモータ、熱交換器や冷媒回路などの図示と説明を省略する。

図１は本発明による室外機１の実施例を示すブロック図である。なお、図４で説明したものと同じブロックや部品については同じ名称と番号を付与する。
室外機１は交流電源２の非接地側の電源線が接続されるＬ端子３と、交流電源２の接地側の電源線が接続されるＮ端子４と、Ｌ端子３に接続された第１電源線であるＬライン５１と、Ｎ端子４に接続された第２電源線であるＮライン５２と、接点７ａと接点７ｂを備えたスイッチ手段であるメインリレー７と、サブリレー８と、突入電流防止のための抵抗６と、リアクタ１１と、室外機電源位相検出部（室外機電源位相検出手段）１０と、ＡＣ電圧検出部９と、整流器１２と、平滑コンデンサ１３と、インバータ１４と、室外機１の主たる負荷である圧縮機１５を備えている。

そして、メインリレー７の接点７ａはＬ端子３に、メインリレー７の接点７ｂはリアクタ１１の一端に、また、リアクタ１１の他端は整流器１２の一方の入力端に、さらに、Ｎ端子４はＮラインを介して整流器１２の他方の入力端に、それぞれ接続されている。また、メインリレー７の接点７ａと接点７ｂの間には直列に接続されたサブリレー８と抵抗６が並列に接続されている。また、メインリレー７の接点７ｂと、Ｎライン５２との間には室外機電源位相検出部１０とＡＣ電圧検出部９がそれぞれ接続されている。さらに、整流器１２の正極端と負極端の間には平滑コンデンサ１３が接続されると共に、この正極と負極はそれぞれインバータ１４へ接続され、インバータ１４の出力には圧縮機１５が接続されている。

室外機電源位相検出部１０はフォトトランジスタ１０ｃとフォトダイオード１０ｂを備えたフォトカプラ１０ａと、抵抗１０ｄと抵抗１０ｅを備えている。そして室外機電源位相検出部１０はフォトトランジスタ１０ｃのコレクタ端子が＋５ボルトの直流電源に、フォトトランジスタ１０ｃのエミッタ端子が抵抗１０ｄを介してグランドに、フォトダイオード１０ｂのアノード端子がメインリレー７の接点７ｂに、フォトダイオード１０ｂのカソード端子が抵抗１０ｅを介してＮライン５２に、それぞれ接続されている。なお、フォトトランジスタ１０ｃのエミッタ端子から室外機電源位相信号が出力されている。

また、室外機１は、ダイオード２５とダイオード２６と、平滑コンデンサ２７と、ＤＣ電圧検出部２８と、制御用電源部２９を備えている。ダイオード２５のアノード端子はＮ端子４に、カソード端子が平滑コンデンサ２７の正極に、ダイオード２６のアノード端子はＬ端子３に、カソード端子が平滑コンデンサ２７の正極と制御用電源部２９の＋入力端に、平滑コンデンサ２７の負極と制御用電源部２９の−入力端はグランドに、それぞれ接続されている。そして、制御用電源部２９の制御用電源出力として、＋５ボルト、＋１２ボルト、＋１５ボルトが室外機１の制御回路の各部に供給されている。なお、平滑コンデンサ２７の両極端にはＤＣ電圧検出部２８が並列に接続されている。

また、室外機１は、リレー制御部１６と、リレー駆動部１９と、室外機送信部（室外機送信手段）２０と、室外機受信部（室外機受信手段）３０と、アンド回路２２と、アンド回路１８と、ノット回路１７と、ノット回路２３と、ノット回路２４と、室外機１を制御する室外機制御部２１を備えている。なお、室外機制御部２１には前述した室外機電源位相検出部１０から室外機電源位相信号が入力されている。

室外機送信部２０はフォトトランジスタ２０ｃとフォトダイオード２０ｂを備えたフォトカプラ２０ａと、抵抗２０ｄと抵抗２０ｅを備えている。そして室外機送信部２０はフォトダイオード２０ｂのアノード端子と＋５ボルトの直流電源の間に抵抗２０ｅが、また、フォトトランジスタ２０ｃのエミッタ端子とＬライン５１の間に抵抗２０ｄが、フォトトランジスタ２０ｃのコレクタ端子と通信線５３が、それぞれ接続されている。

そしてフォトダイオード２０ｂのカソード端子には室外機出力信号が入力されており、室外機出力信号がローレベルの時、フォトトランジスタ２０ｃのコレクタ端子〜エミッタ端子間に電流が流れることでデータ”１”が通信線５から送信される。また、室外機出力信号がハイレベルの時、フォトトランジスタ２０ｃのコレクタ端子〜エミッタ端子間に電流が流れないのでデータ”０”が通信線５から送信される。

室外機受信部３０はフォトトランジスタ３０ｃとフォトダイオード３０ｂを備えたフォトカプラ３０ａと、抵抗３０ｄと抵抗３０ｅを備えている。そして室外機受信部３０はフォトトランジスタ３０ｃのコレクタ端子が＋５ボルトの直流電源に、フォトトランジスタ３０ｃのエミッタ端子が抵抗３０ｄを介してグランドに、フォトダイオード３０ｂのカソード端子がＮライン５２に、フォトダイオード３０ｂのアノード端子が抵抗３０ｅを介して通信線５３に、それぞれ接続されている。なお、フォトトランジスタ３０ｃのエミッタ端子から室外機制御部２１に室外機受信信号が出力されている。室外機制御部２１は、この室外機受信信号がハイレベルの時に受信データが”１”に、ローレベルの時に受信データが”０”と認識する。

ＡＣ電圧検出部９は、ＡＣ電圧検出部９に印加されるＡＣ電圧を検出し、ＡＣ電圧が予め定められた電圧であるＡＣ高電圧閾値（実効値２９０ボルト）以上になった時、所定パルス幅（５０ミリセカンド）のハイレベルのパルス信号であるＡＣ高電圧検出信号を出力する。この信号はノット回路１７で反転されてアンド回路１８へ入力される。

一方、ＤＣ電圧検出部２８は、ＤＣ電圧検出部２８に印加されるＤＣ電圧を検出し、ＤＣ電圧が予め定められた電圧であるＤＣ高電圧閾値（４１０ボルト）以上になった時、ＤＣ高電圧検出信号をローレベルからハイレベルにする。この信号はノット回路２３で反転されてアンド回路１８へ入力される。

室外機制御部２１は圧縮機１５の運転を開始／停止するため、メインリレー７の開閉によってインバータ１４に供給するＤＣ電源を供給／遮断するため運転信号をアンド回路１８に出力する。室外機制御部２１は圧縮機１５を運転する場合、運転信号をハイレベルにして出力し、運転を停止する場合、運転信号をローレベルにする。

このため、アンド回路１８は運転信号がハイレベル（運転中）で、かつ、ＡＣ電圧検出部９とＤＣ電圧検出部２８が共にそれぞれの電圧閾値未満の時、電源投入信号をハイレベルにしてメインリレー７を閉にする。一方、アンド回路１８は運転信号がハイレベル（運転中）で、かつ、ＡＣ電圧検出部９又はＤＣ電圧検出部２８の少なくとも一方がそれぞれの電圧閾値以上の時、電源投入信号をローレベルにしてメインリレー７を開にする。また、アンド回路１８は運転信号がローレベル（運転停止）であれば、電源投入信号をローレベルにしてメインリレー７を開にする。

このように電源投入信号はメインリレー７を開閉する信号であるが、メインリレー７を閉とする場合は平滑コンデンサ１３への突入電流対策が必要である。つまり、メインリレー７を閉とする動作に先立ってサブリレー８を閉とし、突入電流抑制用の抵抗６を介して平滑コンデンサ１３に充電し、その後、メインリレー７を閉とした後、サブリレー８を開とする一連のシーケンスが必要である。

リレー制御部１６はこのシーケンスを実行する機能を備えている。そして、前述したシーケンスでリレー制御部１６から出力されたメインリレー信号とサブリレー信号はリレー駆動部１９へ出力され、リレー駆動部１９はメインリレー信号とサブリレー信号に従ってメインリレー７とサブリレー８の開閉動作を実行する。なお、メインリレー信号とサブリレー信号がハイレベルの時、対応するリレーが閉となり、各リレー信号がローレベルの時、対応するリレーが開となる。

一方、室外機制御部２１は室外機送信信号をノット回路２４へ出力しており、ノット回路２４はこの信号を反転してアンド回路２２へ出力する。アンド回路２２にはメインリレー信号も入力されており、室外機送信信号がハイレベル、もしくは、メインリレー信号がローレベル（メインリレー７が開）の時、アンド回路２２はローレベルの室外機出力信号を出力する。この室外機出力信号は室外機送信部２０のフォトダイオード２０ｂのカソード端子に出力されている。この室外機出力信号がローレベルの時、フォトトランジスタ２０ｃがオンとなって通信線５３に電流が流れ、この電流によって図示しない室内機の受信データが”１”となる。この動作については後で詳細に説明する。

背景技術で図４を用いて説明したように、室外機電源位相検出部１０は交流電源２の１周期の電圧波形で正の半周期の間ハイレベル、負の半周期の間ローレベルとなるパルス信号からなる室外機電源位相信号を出力する。そして、室外機電源位相信号がローレベルの時に室外機１から室内機へ送信が可能であり、室外機電源位相信号がハイレベルの時に室内機からの送信データを室外機１が受信することができる。このため、メインリレー７が閉となって室外機電源位相検出部１０から交流電源２の周期に対応してパルス信号からなる室外機電源位相信号が出力されていれば、室外機制御部２１は室内機と互いに通信を行なうことができる。

一方、メインリレー７が開となった場合、室外機電源位相検出部１０のフォトダイオード１０ｂに電流が流れないため、室外機電源位相信号がローレベルのままとなる。このため、室外機制御部２１は室外機１と室内機の間における送受信の方向を決定することができないので、室外機制御部２１は室内機と互いに通信を行なうことができない。この場合、メインリレー信号がローレベルとなって、アンド回路２２が交流電源２の電圧周期に無関係に室外機送信部２０を介して通信線５３に電流を連続して流し続ける。この電流により室内機は連続したデータ”１”を受信する。この動作については後で詳細に説明する。

ところで、メインリレー７が開となる場合として、室外機制御部２１が室内機の指示により空調運転を停止する場合がある。この場合、室内機は室外機１がメインリレー７を開とすることは認識しているため問題ない。一方、室外機１に何らかの異常事態、例えば交流電源２の電圧変動により急激な電圧の上昇が発生して高電圧となった場合、室外機制御部１は室内機と通信することよりも優先して部品の保護を行なうため、メインリレー７を開にする。このため、室内機が室外機１へ動作を指示するデータを送信したとしても、前述のように室外機１が送受信の方向を決定することができないので、室外機１はこの指示データに対する返信ができないため、室内機側では通信エラーとなって互いに通信ができなくなる。

このように、室内機側では室外機１と互いに通信ができなくなって通信エラーが発生した後、連続したデータ”１”を室外機１から受信した場合、メインリレー７が開となっていることを確認できる。なお、室内機１は室外機１と互いに通信ができなくなった後、連続したデータ”０”を受信した場合、通信線５３の切断、もしくは通信関連回路の破損と判断する。

図２は本発明による空気調和機の通信関連の回路のみを抽出してまとめたブロック図である。この図２は前述した室外機１と室内機の関係を示しており、背景技術で説明した図４と対応している。
図２の通信回路において、左側が室内機２００側であり、右側が室外機１側である。そして、交流電源２に接続されたＬライン５１とＮライン５２が室内機２００と室外機１に接続され、さらに、室内機２００と室外機１は通信線５３で接続されている。

室外機１はＬライン５１に直列に接続されたメインリレー７を備えており、また、室外機１は、メインリレー７の上流側（交流電源２側）のＬライン５１と通信線５３の間に室外機送信部２０と、Ｎライン５２と通信線５３の間に室外機受信部３０と、図１で説明したようにメインリレー７の下流側（主たる負荷である圧縮機１５側）のＬライン５１とＮライン５２の間に室外機電源位相検出部１０をそれぞれ備えている。

一方、室内機２００はＬライン５１と通信線５３の間に室内機送信部（室内機送信手段）４０と、Ｎライン５２と通信線５３の間に室内機受信部（室内機受信手段）５０と、Ｌライン５１とＮライン５２の間に、図示しない室内機電源位相検出部をそれぞれ備えている。なお、室内機電源位相検出部は室外機電源位相検出部１０と同じ回路であり、室内機２００はここから出力される室内機電源位相信号がハイレベルの時に送信データを送信する。つまり、交流電源２の電圧波形の１周期を正の半周期と負の半周期に分割し、室外機１は負の半周期で、室内機２００は正の半周期でそれぞれデータを相手に送信することができる。また、室外機１は正の半周期で、室内機２００は負の半周期でそれぞれ相手からデータを受信することができる。

また、室内機送信部４０はフォトトランジスタ４０ｃとフォトダイオード４０ｂを備えたフォトカプラ４０ａと、抵抗４０ｄと抵抗４０ｅを備えている。そして室内機送信部４０はフォトダイオード４０ｂのアノード端子と＋５ボルトの直流電源の間に抵抗４０ｅが、また、フォトトランジスタ４０ｃのコレクタ端子とＬライン５１の間に抵抗４０ｄが、フォトトランジスタ４０ｃのエミッタ端子と通信線５３が、それぞれ接続されている。

そしてフォトダイオード４０ｂのカソード端子には図示しない室内機制御部から室内機送信信号が入力されており、室内機送信信号がローレベル（データ”１”）の時、フォトトランジスタ４０ｃのコレクタ端子〜エミッタ端子間に電流が流れることで室外機受信部３０の室外機受信信号がハイレベル（データ”１”）になる。このため室内機２００から室外機１へデータ”１”が送信される。また、室内機送信信号がハイレベル（データ”０”）の時、フォトトランジスタ４０ｃのコレクタ端子〜エミッタ端子に電流が流れないことで室外機受信信号がローレベル（データ”０”）になる。このため室内機２００から室外機１へデータ”０”が送信される。

室内機受信部５０はフォトトランジスタ５０ｃとフォトダイオード５０ｂを備えたフォトカプラ５０ａと、抵抗５０ｄと抵抗５０ｅを備えている。そして室内機受信部５０はフォトトランジスタ５０ｃのコレクタ端子が＋５ボルトの直流電源に、フォトトランジスタ５０ｃのエミッタ端子が抵抗５０ｄを介してグランドに、フォトダイオード５０ｂのアノード端子が抵抗５０ｅを介してＮライン５２に、フォトダイオード５０ｂのカソード端子が通信線５３に、それぞれ接続されている。なお、フォトトランジスタ５０ｃのエミッタ端子から図示しない室内機制御部に室内機受信信号が出力されている。室内機制御部は、この室内機受信信号がハイレベルの時に受信データが”１”に、ローレベルの時に受信データが”０”と認識する。

次に図２を用いてリレー７が開となっている状態を室外機１が室内機２００へ知らせる方法について説明する。図２は図４で示すメインリレー７がＬライン５１において室外機送信部２０よりも上流側（交流電源２側）に配置されており、これが本発明の特徴である。このため、図２では図４の室外機１００が室外機１に置き替えられている。また、室外機送信部２０のフォトダイオードのカソード端子には図１で説明した室外機出力信号が接続されている。これ以外の部分に関して図２と図４は同じである。

また図２では、例えば交流電源２がＡＣ高電圧閾値（２９０ボルト）を超えたため、リレー７は開状態となっている。このため、室外機電源位相検出部１０のフォトダイオード１０ｂには電流が流れないので、室外機電源位相検出部１０は室外機電源位相信号をローレベル状態で出力し続ける。従って、室外機１は送信可能なタイミングを認識できないため、室内機２００と室外機１は互いに通信ができない状態となっている。

前述したようにメインリレー７が開のままの場合、図１に示すアンド回路２２の入力にはローレベルのメインリレー信号が入力されており、この結果、アンド回路２２は室外機送信部２０に室外機出力信号をローレベルにして出力し続ける。このため、図２の矢印で示すように、交流電源２の電流はＮライン５２、室内機受信部５０のフォトダイオード５０ｂ、通信線５３、室外機送信部２０のフォトトランジスタ２０ｃ、Ｌライン５１、Ｎライン５２の経路で流れる。なお、本実施例ではメインリレー７が開の場合に、この経路で流れる電流をリレー切断中信号と呼称する。

このリレー切断中信号が流れるのはＬライン５１よりもＮラインの電圧が高くなる場合である。Ｌライン５１とＮラインの間には交流電圧が印加されているため、リレー切断中信号は交流電圧の１周期毎に負の半周期の間で流れることになる。このため、室内機受信信号が周期的にハイレベル（データ”１”）となる。室内機２００側の図示しない室内機電源位相検出部はメインリレー７の状態と無関係で動作しており、室内機２００は室外機１と互いに通信ができないにも関わらずデータ”１”を連続受信するため、室外機１のメインリレー７が開となっていると認識する。

なお、交流電源２の高電圧が解消された場合、図１に示すアンド回路１８がメインリレー７を閉とする電源投入信号を出力するため、アンド回路２２がハイレベルの室外機出力信号を出力する。このため室外機送信部２０のフォトトランジスタ２０ｃがオフとなり、リレー切断中信号は流れなくなり、室内機２００と室外機１は互いに通信が可能な状態になる。

図３は本発明による室外機１の動作を説明する説明図である。図３の横軸は時間である。図３の縦軸に関して、図３（１）は交流電源２のＡＣ電圧（実効値）、図３（２）はＡＣ電圧検出部９から出力されるＡＣ高電圧検出信号、図３（３）は制御用電源部２９の＋入力端子に入力される制御用電源入力電圧、図３（４）はＤＣ電圧検出部２８から出力されるＤＣ高電圧検出信号、図３（５）は室外機制御部２１が出力する運転信号、図３（６）はアンド回路１８が出力する電源投入信号、図３（７）はリレー制御部１６が出力するサブリレー信号、図３（８）はリレー制御部１６が出力するメインリレー信号、図３（９）は室外機制御部２１が出力する室外機送信信号、図３（１０）はアンド回路２２が出力する室外機出力信号、図３（１１）は室内機２００と室外機１の通信の可否を示す通信可否状態、をそれぞれ示している。なおｔ０〜ｔ１４は時刻である。

図３において、ｔ０ではＡＣ電圧（実効値）が２３０ボルトで室外機１の定格電圧であり、制御用電源部２９に入力される制御用電源入力電圧（平滑コンデンサ２７の両端電圧）は３２０ボルトである。このため、ノット回路１７とノット回路２３はそれぞれの出力信号をハイレベルにしている。また、室外機制御部２１が運転信号をローレベルにしているため、メインリレー信号とサブリレー信号が共にローレベルとなっており、圧縮機１５の運転が停止した状態（待機状態）である。

室内機２００は室外機１を待機状態から運転状態にするため、図２に示す室内機送信信号を所定時間、例えば１００ミリセカンドの間だけローレベルにする。この場合、前述したリレー切断中信号で説明したタイミングと逆のタイミング、つまり、交流電圧の１周期毎に正の半周期の間でＬライン５１、室内機送信部４０、通信線５３、室内機受信部２０、Ｎライン５２、Ｌライン５１の順で電流が流れることになる。この結果、室外機受信部３０は室外機受信信号をローレベルからハイレベル（データ”１”）にする。待機中にこのデータ”１”の室外機受信信号を受信した室外機制御部２１は、図３（５）に示すようにｔ１で運転信号をローレベルからハイレベルにする。このため、アンド回路１８は電源投入信号をローレベルからハイレベルにする。

このハイレベルの電源投入信号が入力されたリレー制御部１６は、まず最初にサブリレー信号をローレベルからハイレベルにしてサブリレー８を閉にする。すると抵抗６を介して平滑コンデンサ１３に電流が流れて平滑コンデンサ１３の両端電圧が上昇する。そしてｔ１でサブリレー信号がローレベルからハイレベルになった後、予め定められた平滑コンデンサ充電期間が経過したｔ２になると、リレー制御部１６はメインリレー信号をローレベルからハイレベルにしてメインリレー７を閉にする。そして、リレー制御部１６は予め定められた重なり期間（メインリレー７の接点が機械的に接触する過渡期間）が経過すると、ｔ３でサブリレー信号をローレベルにしてサブリレー８を開にする。

このようにｔ３以降はメインリレー７の接点が電気的に接続された状態であり、室内機２００と室外機１は互いに通信を行なうことができる。例えばｔ４〜ｔ５の間で室外機制御部２１が室外機送信信号をハイレベルにすると室外機出力信号がローレベルとなり、室内機２００の室内機受信信号はハイレベル（データ”１”）になる。

一方、ｔ０以降、ＡＣ電圧が徐々に上昇しｔ６でＡＣ高電圧閾値（２９０ボルト）以上になった時、ＡＣ電圧検出部９はｔ６からｔ８までの一定時間（５０ミリセカンド）のハイレベルのパルス信号であるＡＣ高電圧検出信号を出力する。ＡＣ高電圧検出信号がハイレベルになると、この信号が入力されたノット回路１７はローレベルの信号を出力する。このため、アンド回路１８はｔ６で電源投入信号をハイレベルからローレベルにして出力する。このため、リレー制御部１６はｔ６でメインリレー信号をハイレベルからローレベルにし、メインリレー７は開となる。このため、室内機２００と室外機１は通信が不可能となる。

さらに、ｔ６でメインリレー信号がハイレベルからローレベルになるとアンド回路２２はｔ６で室外機出力信号をローレベルにするため、室外機送信部２０のフォトトランジスタ２０ｃがオンとなり、図２で説明したようにリレー切断中信号を示す電流が流れ、この電流によって室内機受信信号がハイレベル（データ”１”）になる。室内機２００は室外機１と通信ができなくなったｔ６以降に、交流電圧の１周期のうち負の半周期で周期的にハイレベル（データ”１”）となる信号を、例えば１００ミリセカンドの間で連続的に受信することで室外機１のメインリレー７の開を認識することができる。

ところで、ｔ０以降、ＡＣ電圧が徐々に上昇するとＤＣ電圧検出部２８で検出される制御用電源入力電圧も徐々に上昇し、また、ｔ６以降にメインリレー７が開となりリレー駆動部１９の駆動電流が減少すると制御用電源部２９の負荷が軽くなるため制御用電源入力電圧が急激に上昇する。そして、制御用電源入力電圧がｔ７でＤＣ高電圧閾値（４１０ボルト）以上になると、ＤＣ電圧検出部２８はＤＣ高電圧検出信号をローレベルからハイレベルにして出力する。なお、リレー駆動部１９がメインリレー７を開にすると、大きな電流が必要なリレー７の駆動用電流が流れなくなって制御用電源部２９の負荷が軽くなり、制御用電源入力電圧はＡＣ電圧（実効値）のおおよそルート２倍（約１．４１倍）になるため、ＤＣ電圧検出部２８は制御用電源入力電圧からＡＣ電圧（実効値）を正確に類推することができる。

そして、ＤＣ電圧検出部２８は制御用電源入力電圧の監視を継続し、制御用電源入力電圧がＤＣ高電圧閾値未満となったｔ９でＤＣ高電圧検出信号をハイレベルからローレベルにして出力する。この信号が入力されたノット回路２３はハイレベルの信号をアンド回路１８に出力する。一方、ｔ６以降、メインリレー７が開となっているため、ＡＣ電圧検出部９はｔ６から所定時間（５０ミリセカンド）だけＡＣ高電圧検出信号をハイレベルに維持した後、ｔ８でＡＣ高電圧検出信号をローレベルにし、この信号が入力されたノット回路１７はハイレベルをアンド回路１８に出力する。

一方、ｔ１以降、室外機制御部２１は運転信号をハイレベルをアンド回路１８に出力しているため、ｔ９でアンド回路１８は電源投入信号をローレベルからハイレベルにして出力する。このため、この電源投入信号が入力されたリレー制御部１６は、前述したシーケンスに従ってｔ９でサブリレー信号をハイレベル、ｔ１０でメインリレー信号をハイレベル、ｔ１１でサブリレー信号をローレベルにそれぞれ制御する。

そして、リレー制御部１６は、ｔ１０でメインリレー信号をハイレベルにするため、室外機出力信号はハイレベルになる。従ってリレー切断信号はｔ６〜ｔ１０の期間だけ流れることになる。つまり、メインリレー信号がローレベル（メインリレー７が開）の時にリレー切断信号を室外機１が出力することになる。前述したようにメインリレー信号がハイレベルの期間は室内機２００と室外機１とが通信可能である。そして、ｔ１４で室外機制御部２１は空調運転を停止するために運転信号をローレベルにするため、メインリレー信号がローレベル（メインリレー７が開）となる。

以上説明したように、室外機給電方式の空気調和機において、室内機２００と室外機１の通信が不能となった時、室外機１のメインリレー７が開となっている状態か、通信線５３の切断状態かを室外機１から室内機２００へリレー切断信号を用いて通知することができる。このため、室内機２００はユーザーに対して障害原因を特定して報知できる。また、メインリレー７よりも室外機電源位相検出部１０が負荷（圧縮機１５）側に配置されているため、室外機電源位相検出部１０による待機電力を低減することができる。

なお、本実施例では正確にＡＣ高電圧を検出するため、従来から用いられているＡＣ電圧検出部９を流用し、また、ＤＣ電圧検出部２８を新規に設けているがこれに限るものでなく、ＤＣ電圧検出部２８に代替して新規にＡＣ電圧検出部を設けてもよい。
また、本実施例では各高電圧検出部やリレー制御部１６やアンド回路、ノット回路をハードウェアとして説明しているが、これに限るものでなく、これらをソフトウェアを用いて実現してもよい。

１ 室外機
２ 交流電源
３ Ｌ端子
４ Ｎ端子
６ 抵抗
７ メインリレー（スイッチ手段）
７ａ 接点
７ｂ 接点
８ サブリレー
９ ＡＣ電圧検出部
１０ 室外機電源位相検出部（室外機電源位相検出手段）
１０ａ フォトカプラ
１０ｂ フォトダイオード
１０ｃ フォトトランジスタ
１０ｄ、１０ｅ 抵抗
１１ リアクタ
１２ 整流器
１３ 平滑コンデンサ
１４ インバータ
１５ 圧縮機
１６ リレー制御部
１７ ノット回路
１８ アンド回路
１９ リレー駆動部
２０ 室外機送信部（室外機送信手段）
２０ａ フォトカプラ
２０ｂ フォトダイオード
２０ｃ フォトトランジスタ
２０ｄ、２０ｅ 抵抗
２１ 室外機制御部
２２ アンド回路
２３、２４ ノット回路
２５、２６ ダイオード
２７ 平滑コンデンサ
２８ ＤＣ電圧検出部
２９ 制御用電源部
３０ 室外機受信部（室内機受信手段）
３０ａ フォトカプラ
３０ｂ フォトダイオード
３０ｃ フォトトランジスタ
３０ｄ、３０ｅ 抵抗
４０ 室内機送信部（室内機送信手段）
４０ａ フォトカプラ
４０ｂ フォトダイオード
４０ｃ フォトトランジスタ
４０ｄ、４０ｅ 抵抗
５０ 室内機受信部（室内機受信手段）
５０ａ フォトカプラ
５０ｂ フォトダイオード
５０ｃ フォトトランジスタ
５０ｄ、５０ｅ 抵抗
５１ Ｌライン
５２ Ｎライン
５３ 通信線
２００ 室内機

Claims (1)

1. 交流電源が供給される第１電源線及び第２電源線が、室内機と室外機にそれぞれ接続され、前記室内機と前記室外機とが１本の通信線で接続され、前記第１電源線から前記通信線を介して前記第２電源線に流れる第１経路の電流を前記室内機が断続することで、また、前記第２電源線から前記通信線を介して前記第１電源線に流れる第２経路の電流を前記室外機が断続することで前記室内機と前記室外機とが互いに通信を行う空気調和機であって、
   前記室内機は、前記第１経路に流れる電流を断続する室内機送信手段と、前記第２経路の電流を検出する室内機受信手段とを備え、
   前記室外機は、前記交流電源から前記第１電源線を介して前記室外機に備えられた主たる負荷に供給される電流を供給／遮断するスイッチ手段と、前記スイッチ手段よりも前記交流電源側に配置され、前記第２経路に流れる電流を断続する室外機送信手段と、前記第１経路の電流を検出する室外機受信手段と、前記スイッチ手段よりも前記負荷側に配置され、前記第１電源線と前記第２電源線の間に印加される電圧の極性により前記室外機と前記室内機の間における送受信の方向を決定する信号を出力する室外機電源位相検出手段とを備え、
   前記室外機は、前記スイッチ手段が前記主たる負荷に供給される電流を遮断している時、前記室外機送信手段が前記第２経路に流れる電流を通過させて前記スイッチ手段が電流を遮断していることを前記室内機へ通知することを特徴とする空気調和機。

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