WO2017085776A1

WO2017085776A1 - 過電圧保護回路

Info

Publication number: WO2017085776A1
Application number: PCT/JP2015/082190
Authority: WO
Inventors: 壮一郎黒川; 正裕石原; 弘晃小竹
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2015-11-17
Filing date: 2015-11-17
Publication date: 2017-05-26

Abstract

過電圧保護回路（３３）が、電圧制限回路（３７）の第１の主ノード（３７ａ）と制御ノード（３７ｃ）とを接続する抵抗（３３３）と、カソード又はアノードが制御ノード（３７ｃ）に接続され、制御ノード（３７ｃ）の電位を基準電圧以下に抑制するツェナーダイオード（３３４）とを有し、電圧制限回路（３７）の第２の主ノード（３７ｂ）の電位が、制御ノード（３７ｃ）の電位に対応した値となるように制御される。印加される過電圧が大きい場合にも、ツェナーダイオードの電流容量が少なくて済み、かつ過電圧が印加されないときの電力消費が少なくて済む。

Description

過電圧保護回路

　本発明は、過電圧保護回路に関する。本発明は特に、２つのユニット間での通信のための通信回路の過電圧保護回路に関する。

　２つのユニット間での通信の一例として、分離型空調機の室内ユニットと室外ユニットの間で信号線を利用して行われる通信がある。このような通信を行うシステムにおいて、誤接続、電磁誘導又は静電誘導によるノイズ、雷サージ等により通信回路に高電圧が印加されると、通信回路を構成する素子が破壊されるなどの問題が生じる。

　通信回路への高電圧の印加を防ぐための過電圧保護回路の例が特許文献１に開示されている。
　特許文献１に開示された過電圧保護回路は、通信用のフォトカプラに直列に接続された抵抗と、上記フォトカプラに並列に接続されたツェナーダイオードを有し、過電圧が印加された場合にツェナーダイオードを導通させることで、上記フォトカプラを保護している。

特開２００２－０３９６０３号公報

　特許文献１に開示された構成の場合、印加される過電圧が大きいほど、ツェナーダイオードに流れる電流が大きくなる。そのため、ツェナーダイオードとして電流容量の大きいものが必要になるという問題があった。
　ツェナーダイオードの電流容量を抑えるために、フォトカプラに直列に接続された抵抗の抵抗値を大きくすることも考えられる。しかし、そのようにすると、過電圧が印加されないときにも、上記の直列の抵抗での電圧降下及び電力消費が大きくなる。

　空調機の室内ユニット及び室外ユニット以外の２つのユニット間で行われる通信においても同様の問題がある。

　この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、印加される過電圧が大きい場合にも、ツェナーダイオードの電流容量が少なくて済み、かつ過電圧が印加されないときの電力消費が少なくて済む過電圧保護回路を提供することにある。

　本発明の過電圧保護回路は、
　第１のユニット内に設けられ、第２のユニットと信号線を介して通信を行う通信回路を過電圧から保護する過電圧保護回路であって、
　前記信号線への接続のために設けられた第１の主ノードと、前記通信回路に接続された第２の主ノードと、制御ノードとを有する電圧制限回路と、
　前記電圧制限回路の前記第１の主ノードと前記制御ノードとを接続する抵抗と、
　アノード及びカソードを有し、前記アノード及びカソードの一方が前記電圧制限回路の前記制御ノードに接続され、前記制御ノードの電位を基準電圧以下に抑制するツェナーダイオードとを有し、
　前記電圧制限回路の前記第２の主ノードの電位は、前記制御ノードの電位に対応した値となるように制御される
　ことを特徴とする。

　本発明によれば、印加される過電圧が大きい場合にも、ツェナーダイオードの電流容量が少なくて済み、かつ過電圧が印加されないときの電力消費が少なくて済む。

本発明の実施の形態１の空調機の電気回路を示す回路図であって、室外ユニットと室内ユニットとの接続が正しい状態を示す図である。実施の形態１の空調機の電気回路を示す回路図であって、室外ユニットと室内ユニットとの接続が誤っている場合の一例を示す図である。図１及び図２に示される室外ユニットの電気回路を、交流電源とともに示す回路図である。図１及び図２に示される室内ユニットの電気回路を示す回路図である。本発明の実施の形態２における過電圧保護回路を示す回路図である。本発明の実施の形態３に係る室内ユニットの電気回路を示す回路図である。本発明の実施の形態４に係る室内ユニットの電気回路を示す回路図である。本発明の実施の形態５に係る室外ユニットの電気回路を示す回路図である。実施の形態５に係る室内ユニットの電気回路を示す回路図である。本発明の実施の形態６に係る、複数の室内ユニットを備えた空調機を示すブロック図である。

実施の形態１．
　以下、本発明を分離型空調機の室外ユニットと室内ユニットの間の通信に適用した場合について説明する。
　図１及び図２は本発明の実施の形態１の過電圧保護回路を備えた分離型空調機１を示す。図示の分離型空調機１は、１台の室外ユニット２と１台の室内ユニット３とを有する。図３は、室外ユニット２の電気回路をより詳しく示す図であり、図４は、室内ユニット３の電気回路をより詳しく示す図である。

　空調機１は、空調対象空間の温度及び湿度を制御する。
　室外ユニット２と室内ユニット３とは、冷媒を循環させるヒートポンプを構成し、室外ユニット２に設けられた熱交換器と室内ユニット３に設けられた熱交換器の一方で冷媒からの放熱が行われ、他方の熱交換器で冷媒への吸熱が行われる。

　室外ユニット２と室内ユニット３とは、第１、第２及び第３の相互接続線Ｍａ、Ｍｂ、Ｍｃにより互いに接続されている。図１は、相互接続線Ｍａ、Ｍｂ、Ｍｃによる接続が正しい場合を示し、図２は、相互接続線Ｍａ、Ｍｂ、Ｍｃによる接続に誤りがある場合の一例を示す。

　室外ユニット２及び室内ユニット３の各々は、交流電源４から供給される交流電圧で動作する。交流電源４は例えば商用電源である。

　図１に示される正しい接続状態において、相互接続線Ｍａは、室外ユニット２の内部電源線Ｌａ０と、室内ユニット３の内部電源線Ｌａ１とに接続されている。同様に、相互接続線Ｍｃは、室外ユニット２の内部共用線Ｌｃ０と室内ユニット３の内部共用線Ｌｃ１とに接続されている。

　即ち、内部電源線Ｌａ０は端子Ｔａ０に接続されており、内部電源線Ｌａ１は端子Ｔａ１に接続されており、相互接続線Ｍａは、その一端が端子Ｔａ０に接続され、他端が端子Ｔａ１に接続されている。
　同様に、内部共用線Ｌｃ０は端子Ｔｃ０に接続されており、内部共用線Ｌｃ１は端子Ｔｃ１に接続されており、相互接続線Ｍｃは、その一端が端子Ｔｃ０に接続され、他端が端子Ｔｃ１に接続されている。

　図１に示される正しい接続状態では、相互接続線Ｍａは外部電源線として作用し、相互接続線Ｍｃは外部共用線として作用する。

　図示の構成ではさらに、室外ユニット２が端子Ｔａ４及びＴｃ４を有し、内部電源線Ｌａ０が端子Ｔａ４に接続され、内部共用線Ｌｃ０が端子Ｔｃ４に接続され、交流電源４が端子Ｔａ４と端子Ｔｃ４とに接続される。

　図１に示される正しい接続状態では、相互接続線Ｍｂは一端が端子Ｔｂ０に接続され、他端が端子Ｔｂ１に接続され、信号線として作用する。
　室外ユニット２と室内ユニット３とは、それぞれ信号線及び外部共用線として作用する相互接続線Ｍｂ及びＭｃを介して信号を表す信号電流Ｉｓを流すことで、双方向通信を行う。

　即ち、室外ユニット２と室内ユニット３とは、相互接続線Ｍｂ、Ｍｃを流れる信号電流Ｉｓをオン・オフすることで信号のシリアル通信を行う。このような通信で送受信される信号は、例えば空調機制御のための情報、例えば温度又は湿度の検出値又は目標値を表すものであり、空調機の制御に用いられるものであるので、以下では「制御信号」と称される。

　室外ユニット２から室内ユニット３への通信と、室内ユニット３から室外ユニット２への通信とは互いに異なる期間に行われる。即ち、室外ユニット２から室内ユニットへの通信のために割り当てられた期間中は、室外ユニット２から室内ユニット３への通信が行われ、室内ユニット３から室外ユニット２への通信のために割り当てられた期間中は、室内ユニット３から室外ユニット２への通信が行われる。

　室外ユニット２は、図３に示されるように、制御用電源回路２１と、通信用電源回路２２と、通信回路２３と、コンデンサ２４と、制御回路２５とを含む。制御回路２５は例えばマイクロコントローラ（ＭＣＵ）で構成されている。

　制御用電源回路２１は、内部電源線Ｌａ０と内部共用線Ｌｃ０とに接続され、これらの線Ｌａ０、Ｌｃ０を介して交流電源４から供給される交流電圧から、制御回路２５を動作させるための直流電圧を生成して、制御回路２５に供給する。

　通信用電源回路２２は、内部電源線Ｌａ０と内部共用線Ｌｃ０とに接続され、これらの線Ｌａ０、Ｌｃ０を介して交流電源４から供給される交流電圧から、信号電流Ｉｓを生成するための、直流の通信電圧を生成する。この通信電圧は、出力ノード２２ａと内部共用線Ｌｃ０との間に生成されるものであり、以下では、出力ノード２２ａの電位が、内部共用線Ｌｃ０の電位よりも高い通信電圧が生成されるものとして説明する。

　通信回路２３は、図３に示すように、電流制限抵抗２３１と、送信フォトカプラ２３２と、受信フォトカプラ２３３とを含む。電流制限抵抗２３１の抵抗値は例えば３３０Ωである。電流制限抵抗２３１、送信フォトカプラ２３２、及び受信フォトカプラ２３３は互いに直列に接続されており、この直列接続回路と、通信用電源回路２２との組合せにより、信号電流Ｉｓを流す室外ユニット２内部の信号伝達経路Ｌｂ０（図１及び図２）が構成されている。

　信号電流Ｉｓは、通信用電源回路２２の出力ノード２２ａから出力され、電流制限抵抗２３１を介して送信フォトカプラ２３２及び受信フォトカプラ２３３を通り、端子Ｔｂ０及び信号線Ｍｂを介して室内ユニット３に供給される。

　室外ユニット２から室内ユニット３への通信のための期間に、送信フォトカプラ２３２は、制御回路２５から出力される制御信号に応じて信号伝達経路Ｌｂ０を流れる電流をオン・オフすることで信号電流Ｉｓを生成する。

　送信フォトカプラ２３２は、ＬＥＤ２３２ａとｎｐｎ型のフォトトランジスタ２３２ｂとを有する。
　ＬＥＤ２３２ａは、制御回路２５からの制御信号を光信号に変換し、フォトトランジスタ２３２ｂは、ＬＥＤ２３２ａからの光信号に応じて信号電流Ｉｓのオン・オフを行う。

　受信フォトカプラ２３３は、信号伝達経路Ｌｂ０を流れる信号電流Ｉｓのオン・オフを制御回路２５に伝える。

　受信フォトカプラ２３３は、ＬＥＤ２３３ａとｎｐｎ型のフォトトランジスタ２３３ｂとを有する。
　ＬＥＤ２３３ａは、該ＬＥＤ２３３ａに流れる信号電流Ｉｓのオン・オフに応じた光信号を生成する。フォトトランジスタ２３３ｂは、ＬＥＤ２３３ａからの光信号に応じて、そのコレクタ電流のオン・オフを行う。

　室内ユニット３から室外ユニット２への通信のための期間に、制御回路２５は、フォトトランジスタ２３３ｂのコレクタ電流のオン・オフから制御信号を復元し、復元した制御信号に基づいて処理を行う。
　以上のようにして、受信フォトカプラ２３３が、信号伝達経路Ｌｂ０の信号電流Ｉｓのオン・オフを室内ユニット３からの制御信号として制御回路２５に伝え、制御回路２５は、室内ユニット３から室外ユニット２への通信のための期間に伝えられた制御信号に基づいて処理を行う。

　端子Ｔｂ０と、内部共用線Ｌｃ０との間には、コンデンサ２４が接続されている。コンデンサ２４は、ノイズの除去のためのものである。コンデンサ２４の静電容量は例えば、０．１５μＦである。

　室内ユニット３は、図４に示されるように、制御用電源回路３１と、整流回路３２と、過電圧保護回路３３と、通信回路３４と、制御回路３５とを有する。制御回路３５は、例えばマイクロコントローラ（ＭＣＵ）で構成されている。

　制御用電源回路３１は、室内ユニット３内の内部電源線Ｌａ１と内部共用線Ｌｃ１とに接続され、図１に示される正しい接続状態では、室外ユニット２内の内部電源線Ｌａ０及び内部共用線Ｌｃ０、相互接続線Ｍａ及びＭｃ、並びに室内ユニット３内の内部電源線Ｌａ１及び内部共用線Ｌｃ１を介して、交流電源４から供給される交流電圧を受け、該交流電圧から、制御回路３５を動作させるための直流電圧を生成して、制御回路３５に供給する。

　図１に示される正しい接続状態では、室外ユニット２内の信号伝達経路Ｌｂ０を流れる信号電流Ｉｓが室内ユニット３の端子Ｔｂ１に供給され、整流回路３２を通り、過電圧保護回路３３を介して通信回路３４に供給され、再び整流回路３２を通り、端子Ｔｃ１を介して室外ユニット２に戻される。

　整流回路３２は、例えば、４つのダイオード３２ａ～３２ｄをブリッジ接続することで形成された全波整流回路であり、その入力側ノード３２ｒ、３２ｓが、端子Ｔｂ１、Ｔｃ１に接続されており、その正側（高電位側）のノード３２ｐ及び負側（低電位側）のノード３２ｎが整流回路３２の出力側のノードとなる。

　図１に示される正しい接続状態で室外ユニット２内のＬＥＤ２３２ａがオンとなり、フォトトランジスタ２３２ｂが導通すると、整流回路３２の正側のノード３２ｐと、負側のノード３２ｎの間に現れる電圧は、３０Ｖ程度である。
　即ち、室外ユニット２内の通信用電源回路２２の出力電圧は、電流制限抵抗２３１、フォトカプラ２３２、２３３及び整流回路３２の入力側ノード３２ｒ、３２ｓと出力側ノード３２ｐ、３２ｎの間での電圧降下により、整流回路３２の出力側の電圧（ノード３２ｐとノード３２ｎの間の電圧）が３０Ｖ程度となるように調整されている。

　過電圧保護回路３３は、第１のノード３３ａと、第２のノード３３ｂと、第３のノード３３ｃとを有する。第１のノード３３ａは信号線Ｍｂへの接続のために設けられたものであり、該接続のため第１のノード３３ａは、整流回路３２の正側のノード３２ｐに接続されている。第２のノード３３ｂは、通信回路３４に接続されている。第３のノード３３ｃは、整流回路３２の負側のノード３２ｎに接続されている。
　過電圧保護回路３３は、ｎｐｎ型の第１及び第２のバイポーラトランジスタ３３１、３３２と、抵抗３３３と、ツェナーダイオード３３４とを含む。抵抗３３３の抵抗値は例えば１００ｋΩである。ツェナーダイオード３３４はアノード及びカソードを有する。

　第１のトランジスタ３３１と第２のトランジスタ３３２の組合せにより電圧制限回路３７が構成され、抵抗３３３とツェナーダイオード３３４の組合せにより基準電圧生成回路３８が構成されている。

　基準電圧生成回路３８は、ツェナーダイオード３３４のツェナー電圧を基準電圧として出力する。
　電圧制限回路３７は、その出力側の電位（ノード３２ｎの電位に対する電位差）を基準電圧よりも小さい値に保持する。
　以下、室内ユニット３内の回路に関し、単に「電位」と言うときは、ノード３２ｎを基準とする電位を意味するものとする。

　電圧制限回路３７は、第１の主ノード３７ａと、第２の主ノード３７ｂと、制御ノード３７ｃとを有する。
　電圧制限回路３７の第１の主ノード３７ａは信号線Ｍｂとの接続のために設けられたものであり、該接続のため、過電圧保護回路３３の第１のノード３３ａに接続されている。電圧制限回路３７の第２の主ノード３７ｂは過電圧保護回路３３の第２のノード３３ｂに接続されている。

　整流回路３２と、電圧制限回路３７と、通信回路３４とは互いに直列に接続され、この直列接続回路により、信号電流Ｉｓを流す室内ユニット３内の信号伝達経路Ｌｂ１（図１及び図２）が構成されている。

　トランジスタ３３１及び３３２は各々エミッタ、ベース及びコレクタを有する。トランジスタ３３１及び３３２はダーリントン接続されたものである。即ち、トランジスタ３３２のコレクタはトランジスタ３３１のコレクタに接続され、トランジスタ３３２のエミッタはトランジスタ３３１のベースに接続されている。トランジスタ３３１のコレクタは、電圧制限回路３７の第１の主ノード３７ａに接続されている。トランジスタ３３１のエミッタは電圧制限回路３７の第２の主ノード３７ｂに接続されている。トランジスタ３３２のベースは、電圧制限回路３７の制御ノード３７ｃに接続されている。

　基準電圧生成回路３８の抵抗３３３は、その一端が、過電圧保護回路３３の第１のノード３３ａに接続され、他端が、電圧制限回路３７の制御ノード３７ｃ及びツェナーダイオード３３４のカソードに接続されている。
　ツェナーダイオード３３４のアノードは、過電圧保護回路３３の第３のノード３３ｃに接続され、過電圧保護回路３３の第３のノード３３ｃは上記のように整流回路３２の負側のノード３２ｎに接続されている。

　整流回路３２の出力側の電圧が基準電圧よりも小さいときは、ツェナーダイオード３３４が導通せず、整流回路３２の出力側の電圧に略等しい電圧が電圧制限回路３７の制御ノード３７ｃに印加される。整流回路３２の出力側の電圧が基準電圧以上のときは、ツェナーダイオード３３４が導通し、基準電圧が電圧制限回路３７の制御ノード３７ｃに印加される。このようにして、ツェナーダイオード３３４は、制御ノード３７ｃの電位を、基準電圧以下に抑える。

　整流回路３２の出力側の電圧が基準電圧以上となったときに、電圧制限回路３７は、第１の主ノード３７ａと第２の主ノード３７ｂとの間での電圧降下を大きくして、第２の主ノード３７ｂの電位を基準電圧よりも小さい値に保持する。

　上記のように、電圧制限回路３７の第２の主ノード３７ｂは過電圧保護回路３３の第２のノード３３ｂに接続され、該第２のノード３３ｂは、通信回路３４の第１のノード３４ａに接続されている。

　通信回路３４は、電流制限抵抗３４１と、送信フォトカプラ３４２と、受信フォトカプラ３４３と、コンデンサ３４４とを有する。電流制限抵抗３４１と、送信フォトカプラ３４２と、受信フォトカプラ３４３とは互いに直列に接続され、この直列接続回路の一端が、通信回路３４の第１のノード３４ａに接続され、他端が通信回路３４の第２のノード３４ｂに接続されている。コンデンサ３４４は上記の直列接続回路に対して並列に接続されている。
　電流制限抵抗３４１の抵抗値は、例えば５４１ｋΩであり、コンデンサ３４４の静電容量は、例えば１０００ｐＦである。

　図１に示される正しい接続状態では、端子Ｔｂ１の電位が端子Ｔｃ１の電位以上となる。この場合、端子Ｔｂ１から流れ込む電流は整流回路３２のダイオード３２ａを通り、過電圧保護回路３３を介して通信回路３４の第１のノード３４ａに達する。この電流は、電流制限抵抗３４１を介して送信フォトカプラ３４２及び受信フォトカプラ３４３を通り、さらに第２のノード３４ｂ、内部共用線Ｌｃ１、及び整流回路３２のダイオード３２ｃを通り、相互接続線Ｍｃを介して室外ユニット２に戻される。

　室内ユニット３から室外ユニット２への通信のための期間に、送信フォトカプラ３４２は、制御回路３５から出力される制御信号に応じて信号伝達経路Ｌｂ１を流れる信号電流Ｉｓをオン・オフする。

　送信フォトカプラ３４２は、ＬＥＤ３４２ａとｎｐｎ型のフォトトランジスタ３４２ｂとを有する。
　ＬＥＤ３４２ａは、制御回路３５からの制御信号を光信号に変換し、フォトトランジスタ３４２ｂは、ＬＥＤ３４２ａからの光信号に応じて信号電流Ｉｓのオン・オフを行う。

　受信フォトカプラ３４３は、信号伝達経路Ｌｂ１を流れる信号電流Ｉｓのオン・オフを制御回路３５に伝える。

　受信フォトカプラ３４３は、ＬＥＤ３４３ａとｎｐｎ型のフォトトランジスタ３４３ｂとを有する。
　ＬＥＤ３４３ａは、該ＬＥＤ３４３ａに流れる信号電流Ｉｓのオン・オフに応じた光信号を生成する。フォトトランジスタ３４３ｂは、ＬＥＤ３４３ａからの光信号に応じて、そのコレクタ電流のオン・オフを行う。

　室外ユニット２から室内ユニット３への通信のための期間に、制御回路３５は、フォトトランジスタ３４３ｂのコレクタ電流のオン・オフから制御信号を復元し、復元した制御信号に基づいて処理を行う。
　以上のようにして、受信フォトカプラ３４３が、信号伝達経路Ｌｂ１の信号電流Ｉｓのオン・オフを室外ユニット２からの制御信号として制御回路３５に伝え、制御回路３５は、室外ユニット２から室内ユニット３への通信のための期間に伝えられた制御信号に基づいて処理を行う。

　コンデンサ３４４は、上記のように、電流制限抵抗３４１と、送信フォトカプラ３４２と、受信フォトカプラ３４３の直列接続回路に対して並列に、即ちノード３４ａ、３４ｂ間に接続されており、通信回路３４のノード３４ａ、３４ｂ間に現れるリップルを除去する。

　トランジスタ３３１のエミッタと、整流回路３２の負側のノード３２ｎとの間に負荷としての通信回路３４が接続されており、電圧制限回路３７と通信回路３４の組合せはエミッタフォロア回路を構成している。

　室内ユニット３の信号伝達経路Ｌｂ１と、室外ユニット２の信号伝達経路Ｌｂ０と、相互接続線Ｍｂ、Ｍｃと、内部共用線Ｌｃ１、Ｌｃ０とにより直流の信号電流Ｉｓを流す閉回路が形成されており、また、これらにより、室外ユニット２と室内ユニット３との間で通信を行う通信システムが構成されている。

　室外ユニット２から室内ユニット３への通信の期間には、室内ユニット３の送信フォトカプラ３４２のＬＥＤ３４２ａをオン状態に維持し、室外ユニット２の送信フォトカプラ２３２のＬＥＤ２３２ａを制御回路２５からの制御信号に応じてオン・オフすることで、信号電流Ｉｓをオン・オフし、室内ユニット３の受信フォトカプラ３４３が、信号電流Ｉｓのオン・オフを、室外ユニット２からの制御信号として制御回路３５に伝える。

　室内ユニット３から室外ユニット２への通信の期間には、室外ユニット２の送信フォトカプラ２３２のＬＥＤ２３２ａをオン状態に維持し、室内ユニット３の送信フォトカプラ３４２のＬＥＤ３４２ａを制御回路３５からの制御信号に応じてオン・オフすることで、信号電流Ｉｓをオン・オフし、室外ユニット２の受信フォトカプラ２３３が、信号電流Ｉｓのオン・オフを、室内ユニット３からの制御信号として制御回路２５に伝える。

　以下の説明では、一例として、通信回路３４は３０Ｖ±１０Ｖの電圧範囲で動作するものとし、ツェナーダイオード３３４のツェナー電圧が３６Ｖであるものとする。
　また、トランジスタのばらつき、アーリー効果等を無視し、素子の定数、例えばベースエミッタ間の電圧降下は、典型的な値を有するものとする。

　さらにトランジスタ３３１及び３３２の電流増幅率（ベース電流に対するエミッタ電流の比）をそれぞれ「ｈＦＥａ」及び「ｈＦＥｂ」で表す。ベース電流に対するエミッタ電流の比は、ベース電流に対するコレクタ電流の比に１を加えた値であるが、一般には、ベース電流に対するコレクタ電流の比が１よりも十分に大きいので、１を無視し、ベース電流に対するエミッタ電流の比は、ベース電流に対するコレクタ電流の比に等しいものと扱うことができる。

　上記のように、図１に示す正しい接続状態で、送信フォトカプラ２３２のＬＥＤ２３２ａがオンのときには、整流回路３２の出力側には、３０Ｖの電圧が生成され、これが過電圧保護回路３３のトランジスタ３３１を介して通信回路３４に印加される。

　このとき、ツェナーダイオード３３４は非導通状態を維持する。
　そのため、フォトカプラ３４２のＬＥＤ３４２ａがオンであれば、トランジスタ３３２のベースには、正側のノード３２ｐから抵抗３３３を介して電流が流れる。
　トランジスタ３３２のエミッタには、ベース電流のｈＦＥｂ倍の電流（エミッタ電流）が流れる。
　このエミッタ電流がトランジスタ３３１のベース電流となり、トランジスタ３３１のエミッタには、このベース電流のｈＦＥａ倍の電流（エミッタ電流）が流れる。

　この状態において、抵抗３３３を介してトランジスタ３３２のベースに流れる電流は極めて小さいので、抵抗３３３での電圧降下は無視することができ、従って、トランジスタ３３２のベース電位は、３０Ｖと見ることができる。

　トランジスタ３３２のエミッタの電位は、整流回路３２の正側のノード３２ｐに対しトランジスタ３３２のベースエミッタ間電圧、即ち、０．６Ｖだけ低い電位、即ち２９．４Ｖとなり、トランジスタ３３１のエミッタの電位は、トランジスタ３３２のエミッタに対しトランジスタ３３１のベースエミッタ間電圧、即ち、０．６Ｖだけ低い電位、即ち２８．８Ｖとなる。
　上記のように、通信回路３４は３０Ｖ±１０Ｖの範囲で正常に動作するので、上記の２８．８Ｖが印加された状態では、通信回路３４は正常に動作する。

　電流制限抵抗３４１は、送信フォトカプラ３４２及び受信フォトカプラ３４３に流れる電流を制限する。

　以下に、誤接続、電磁誘導又は静電誘導によるノイズ、雷サージ等により、整流回路３２の正側のノード３２ｐと負側のノード３２ｎの間に異常に高い電圧が発生した場合の動作を説明する。
　以下一例として、図２に示す誤接続の場合について説明する。

　図２に示す例では、端子Ｔａ０と端子Ｔｂ１とが相互接続線Ｍａにより接続され、端子Ｔｂ０と端子Ｔａ１とが相互接続線Ｍｂにより接続されている。
　このとき、交流電源４からの交流電圧が内部電源線Ｌａ０及び内部共用線Ｌｃ０、並びに相互接続線Ｍａ及びＭｃを介して整流回路３２に供給されて整流され、整流回路３２の出力側に直流の高電圧が現れる。しかしながら、過電圧保護回路３３により、通信回路３４に供給される電圧が制限され、これにより通信回路３４が過電圧から保護される。

　即ち、整流回路３２の正側のノード３２ｐと負側のノード３２ｎの間の電圧が上昇してツェナーダイオード３３４のツェナー電圧、即ち基準電圧である３６Ｖ以上になると、ツェナーダイオード３３４が導通状態となり、ツェナーダイオード３３４のカソードの電位は３６Ｖに維持される。

　従って、トランジスタ３３２のエミッタの電位は、トランジスタ３３２のベース電位、即ちツェナーダイオード３３４のカソードの電位である３６Ｖよりも０．６Ｖ程度低い電位、即ち３５．４Ｖに固定され、
　トランジスタ３３１のエミッタの電位は、トランジスタ３３１のベース電位、即ちトランジスタ３３２のエミッタの電位である、３５．４Ｖよりも０．６Ｖ低い電位、即ち、３４．８Ｖに固定される。

　上記のトランジスタ３３１のエミッタの電位が、通信回路３４の第１のノード３４ａの電位となる。
　即ち、整流回路３２の出力電圧がツェナーダイオード３３４のツェナー電圧である３６Ｖ以上である場合、通信回路３４の第１のノード３４ａと第２のノード３４ｂの電位差は、３４．８Ｖに維持される。
　上記のように、通信回路３４は３０Ｖ±１０Ｖの範囲で正常に動作するので、上記の３４．８Ｖが印加された状態でも、通信回路３４は正常に動作する。

　以上のように、図４に示される回路においては、整流回路３２の出力側の電圧が基準電圧以上となると、２つのトランジスタ３３１、３３２から成る電圧制限回路３７がドロッパ回路として作用し、基準電圧（ツェナー電圧）に対し、２つのトランジスタ３３１、３３２のベースエミッタ間電圧の合計（１．２Ｖ）だけ低い電圧（３４．８Ｖ）が通信回路３４に印加される。

　整流回路３２の出力側に異常に高い電圧が現れた場合に、ツェナーダイオード３３４に流れる電流は抵抗３３３で制限することができる。

　以上のように、本実施の形態によれば、相互接続線の誤接続により過大電圧が整流回路３２の出力側に発生した場合でも、通信回路３４には過大な電圧が印加されず、通信回路３４を適切な範囲内の電圧で動作させることができる。電磁誘導又は静電誘導によるノイズ、雷サージなどにより過大電圧が整流回路３２の出力側に発生した場合も同様である。

　整流回路３２の出力側の電圧が基準電圧未満である場合には、ツェナーダイオード３３４は導通せずトランジスタ３３１、３３２の各々のコレクタエミッタ間の電圧Ｖｃｅは０．６Ｖ程度であるため、最小限の電圧低下で通信回路３４への電力の供給が行われる。

実施の形態２．
　上記の実施の形態１では、電圧制限回路３７がダーリントン接続された一対のトランジスタで構成されているが、単一のトランジスタで電圧制限回路３７を構成しても良い。即ち、図５に示すように、トランジスタ３３２を省略し、トランジスタ３３１のベースを電圧制限回路３７の制御ノードに接続しても良い。

実施の形態３．
　上記の実施の形態１及び２では、整流回路３２として全波整流回路が用いられているが、半波整流回路であっても良い。半波整流回路は、例えば図６に示すように、端子Ｔｂ１とノード３３ａの間にダイオード３２ｅを挿入することで構成することができる。この場合、ノード３３ｃ、３４ｂは端子Ｔｃ１に接続される。

実施の形態４．
　実施の形態１、２及び３では、整流回路の出力が、電圧制限回路３７及び通信回路３４を流れるように構成しているが、代わりに例えば、図７に示すように、ダイオード３２ｆをツェナーダイオード３３４に直列にかつ逆向きに接続することとしても良い。こうすることで、ツェナーダイオード３３４に順方向の電流が流れないようにすることができる。この場合、過電圧保護回路３３の第１のノード３３ａは端子Ｔｂ１に接続され、過電圧保護回路３３の第３のノード３３ｃ及び通信回路３４の第２のノード３４ｂは、端子Ｔｃ１に接続される。

実施の形態５．
　以上室外ユニット２の通信用電源回路２２により、出力ノード２２ａの電位が、内部共用線Ｌｃ０の電位よりも高い通信電圧が生成される場合について説明した。代わりに、通信用電源回路２２により、出力ノード２２ａの電位が、内部共用線Ｌｃ０の電位よりも低い通信電圧が生成される構成であっても良い。

　この場合の室外ユニット２及び室内ユニット３内の回路構成をそれぞれ図８及び図９に例示する。図８及び図９に示される構成では、信号電流Ｉｓが流れる経路の素子として、逆の極性のものが用いられている。
　例えば、図８に示すように、室外ユニット２の通信回路２３の送信フォトカプラ２３２のフォトトランジスタ２３２ｂとして、図３に示されるｎｐｎ型のものの代わりに、ｐｎｐ型のものが用いられ、受信フォトカプラ２３３のＬＥＤ２３３ａが図３とは逆の向きに接続される。そして、図９に示すように、室内ユニット３の整流回路３２のダイオード３２ａ～３２ｄが図４とは逆の向きに接続され、通信回路３４の送信フォトカプラ３４２のフォトトランジスタ３４２ｂとして、図４に示されるｎｐｎ型のものの代わりに、ｐｎｐ型のものが用いられ、受信フォトカプラ３４３のＬＥＤ３４３ａが図４とは逆の向きに接続され、室内ユニット３の過電圧保護回路３３のトランジスタ３３１、３３２として図４に示されるｎｐｎ型のものの代わりに、ｐｎｐ型のものが用いられ、該過電圧保護回路３３のツェナーダイオード３３４の向きが図４とは逆にされ、そのアノードが制御ノード３７ｃに接続され、そのカソードがノード３３ｃに接続される。

　この場合の過電圧保護回路３３のツェナーダイオード３３４は、電圧制限回路３７の制御ノード３７ｃの電位の絶対値を基準電圧以下に抑制し、従って、電圧制限回路３７の出力側の電位は、その絶対値が、基準電圧よりも小さい値に制限される。
　請求の範囲における「基準電圧以下」との表現は、絶対値に関するものと解されるべきである。

実施の形態６．
　以上、１台の室外ユニット２に１台の室内ユニット３が接続されている場合について説明したが、図１０に示すように、１台の室外ユニット２に複数台の室内ユニット（図示の例では、３台の室内ユニット３ａ、３ｂ、３ｃ）が接続されている場合にも、本発明を適用することができる。

　上記の例では、交流電源４が室外ユニット２に接続され、室外ユニット２に通信用電源回路２２が設けられ、室内ユニット３には、整流回路３２が設けられている。逆に、交流電源４が室内ユニット３に接続され、室内ユニット３に通信用電源回路（実施の形態１の通信用電源回路２２と同様のもの）が設けられ、室外ユニット２に整流回路（実施の形態１の整流回路３２と同様のもの）が設けられた構成としても良い。この場合、本発明の過電圧保護回路は、室外ユニット２内に設けられる。要するに、本発明の電圧保護回路は、室外ユニット２及び室内ユニット３のうちの交流電源４に接続されない方を第１のユニットとし、他方を第２のユニットとするとき、該第１のユニット内の通信回路を過電圧から保護するものである。

　上記の例では、室外ユニット２と室内ユニット３との間の通信のために信号電流Ｉｓを流す信号線として作用する専用の相互接続線Ｍｂを設けているが、このような通信のための専用の相互接続線を設けず、電力供給のための相互接続線（例えば、実施の形態１における相互接続線Ｍａ又はＭｃに相当するもの）で、制御信号を、電力のＡＣ電流に重畳して送信することとしても良い。この場合、制御信号を送信する相互接続線が「信号線」としても作用する。

　以上本発明を、空調機における室外ユニットと室内ユニットの間の通信に適用する場合について説明したが、本発明は、空調機以外のシステムにおける２つのユニット間での通信にも適用することができる。
　即ち、本発明は、第１のユニット内に設けられ、第２のユニットとの間で信号線を介して通信を行う通信回路を過電圧から保護する過電圧保護回路に適用可能である。

　１　空調機、　２　室外ユニット、　３　室内ユニット、　４　交流電源、　２１　制御用電源回路、　２２　通信用電源回路、　２３　通信回路、　２４　コンデンサ、　２５　制御回路、　３１　制御用電源回路、　３２　整流回路、　３３　過電圧保護回路、　３４　通信回路、　３５　制御回路。

Claims

　第１のユニット内に設けられ、第２のユニットと信号線を介して通信を行う通信回路を過電圧から保護する過電圧保護回路であって、
　前記信号線への接続のために設けられた第１の主ノードと、前記通信回路に接続された第２の主ノードと、制御ノードとを有する電圧制限回路と、
　前記電圧制限回路の前記第１の主ノードと前記制御ノードとを接続する抵抗と、
　アノード及びカソードを有し、前記アノード及びカソードの一方が前記電圧制限回路の前記制御ノードに接続され、前記制御ノードの電位を基準電圧以下に抑制するツェナーダイオードとを有し、
　前記電圧制限回路の前記第２の主ノードの電位は、前記制御ノードの電位に対応した値となるように制御される
　ことを特徴とする過電圧保護回路。
　前記第１のユニットが、分離型空調機の室外ユニット及び室内ユニットの一方であり、
　前記第２のユニットが、前記室外ユニット及び前記室内ユニットの他方である
　ことを特徴とする請求項１に記載の過電圧保護回路。
　前記第１のユニットが前記第２のユニットに複数の相互接続線で接続され、
　前記相互接続線が、
　前記第２のユニットから前記第１のユニットに電力を供給する第１の相互接続線と、
　前記信号線として作用し、前記通信のための信号電流を流す第２の相互接続線と、
　前記第２のユニットから前記第１のユニットに前記電力を供給し、且つ前記信号電流を流す第３の相互接続線とを含む
　ことを特徴とする請求項１又は２に記載の過電圧保護回路。
　前記通信回路が前記電圧制限回路の前記第２の主ノードと、前記第３の相互接続線との間に互いに直列に接続された送信用フォトカプラ及び受信用フォトカプラを含む
　ことを特徴とする請求項３に記載の過電圧保護回路。
　前記ツェナーダイオードは、前記電圧制限回路の前記制御ノードと前記第３の相互接続線との間に接続されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の過電圧保護回路。
　前記電圧制限回路がエミッタ、ベース及びコレクタを有するバイポーラトランジスタを含み、
　前記第１の主ノードが、前記バイポーラトランジスタのコレクタに接続されており、
　前記第２の主ノードが、前記バイポーラトランジスタのエミッタに接続されており、
　前記制御ノードが、前記バイポーラトランジスタのベースに接続されている
　ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の過電圧保護回路。
　前記電圧制限回路がエミッタ、ベース及びコレクタを有する第１のバイポーラトランジスタ、及びエミッタ、ベース及びコレクタを有する第２のバイポーラトランジスタを含み、
　前記第１の主ノードが、前記第１のバイポーラトランジスタのコレクタに接続されており、
　前記第２の主ノードが、前記第１のバイポーラトランジスタのエミッタに接続されており、
　前記制御ノードが、前記第２のバイポーラトランジスタのベースに接続されており、
　前記第２のバイポーラトランジスタのコレクタが、前記第１のバイポーラトランジスタのコレクタに接続され、
　前記第２のバイポーラトランジスタのエミッタが、前記第１のバイポーラトランジスタのベースに接続されている
　ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の過電圧保護回路。