JP7051355B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、室内機と室外機とがシリアル通信を行うように接続された空気調和機に関する。

室内機と室外機とから構成されるセパレート型の空気調和機では、通常、室内機－室外機間の制御にシリアル通信が用いられる。また、空気調和機の動作電力は商用電源から供給されるが、商用電源に接続されるのは室内機のみであり、室外機の動作電力は室内機と室外機とを繋ぐ交流電源ラインによって室内機から供給される。

上記のような構成では、室内機と室外機とをシリアル通信ラインおよび交流電源ラインにて接続する必要がある。そのため、空気調和機の設置時には、設置作業員による配線工事が行われる。このように室内機と室外機との配線接続が人によって行われる場合、誤配線の可能性を完全に排除することはできない。このような誤配線が生じると、低電圧回路である通信回路に高電圧の商用電源が印加されてしまい、回路部品の発熱や焼損が発生する虞がある。

特許文献１には、誤配線検出機能を備えた空気調和機が開示されている。特許文献１の空気調和機では、通信回路の端子部に過電圧検出器を備え、過電圧検出器によって通信回路に過電圧が印加されたことを検出することで誤配線を検出する。また、特許文献１では、誤配線が検出された場合に通信回路を通信回路端子から切り離して、誤配線による通信回路の破壊を防止することが開示されている。

特開平７－２１７９７２号公報

特許文献１では、誤配線の検出のために過電圧検出器を設けているため、部品点数の増大やそれに伴うコストアップの問題がある。また、誤配線の無い正常な接続状態であってもノイズによって一時的に過電圧が発生する場合があり、そのような場合は、通信回路を切り離す必要は特にないが、特許文献１は、誤配線による過電圧とノイズによる一時的な過電圧とを区別することについては考慮していない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、誤配線検出用の特別な部品を設けることなく、室内機と室外機との誤配線を検出することできる空気調和機を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、室内機と室外機とが、通信ラインおよび電源ラインを介して接続された空気調和機であって、前記通信ラインを介しての室内機－室外機間の通信、および前記電源ラインを介しての室内機－室外機間の電力供給を制御する制御部を有しており、前記制御部は、前記通信ラインにおける異常信号を検知した場合に、前記通信ラインおよび電源ラインの誤配線を検出し、前記電源ラインにおける電力供給を停止させることを特徴としている。

上記の構成によれば、通信ラインおよび電源ラインの誤配線が生じた時に発生する異常信号を制御部（例えばマイコン）にて検知し、誤配線の検出を制御部の入力判定によって行うことができる。これにより、制御回路に誤配線検出用の特別な部品（例えば、過電圧検出器）を設ける必要が無く、制御回路を簡略化でき、コストダウンを図ることができる。

また、上記空気調和機では、前記制御部は、第１の所定時間以上継続するＨｉｇｈ信号もしくはＬｏｗ信号が入力された場合に前記異常信号として検知する構成とすることができる。

上記の構成によれば、通信ラインおよび電源ラインの誤配線が生じた時には、制御部の通信受信時の入力信号は変化の無いＨｉｇｈ信号もしくはＬｏｗ信号となるため、誤配線を確実に検出することができる。また、Ｈｉｇｈ信号もしくはＬｏｗ信号が第１の所定時間以上継続した場合にのみ異常信号として検知するため、上記異常信号を正常な通信の中で発生するＨｉｇｈ信号もしくはＬｏｗ信号と確実に区別することができる。

また、上記空気調和機では、前記空気調和機は、商用電源によって動作するものであり、前記制御部は、電源プラグがコンセントに差し込まれた後の最初のシリアル通信時においてのみ、前記異常信号の検知による誤配線の判定を行う構成とすることができる。

上記の構成によれば、誤配線を検出する必要のあるプラグ差し込み後の最初のシリアル通信でのみ誤配線の判定が行われ、圧縮機運転中の空気調和機の自己ノイズが発生する状況では誤配線の判定は行わないため、自己ノイズによる誤判定を回避できる。

また、上記空気調和機では、前記制御部は、電源プラグがコンセントに差し込まれた後の最初のシリアル通信時以外では、前記第１の所定時間よりも長い第２の所定時間以上継続するＨｉｇｈ信号もしくはＬｏｗ信号が入力された場合に異常と判定し、前記電源ラインにおける電力供給を停止する構成とすることができる。

上記の構成によれば、誤配線を検出する必要のあるプラグ差し込み後の最初のシリアル通信では、判定にかける第１の所定時間を短くし、誤配線検出時の通電停止を速やかに行うことができる。一方、誤配線を検出する必要のない時（プラグ差し込み後の最初のシリアル通信ではない場合）のシリアル通信では、判定にかける第２の所定時間を長くし、自己ノイズによる誤判定を回避することができる。

本発明の空気調和機は、通信ラインおよび電源ラインの誤配線が生じた時に発生する異常信号を制御部（例えばマイコン）にて検知し、誤配線の検出を制御部の入力判定によって行うことで、制御回路に誤配線検出用の特別な部品（例えば、過電圧検出器）を設ける必要が無く、制御回路を簡略化でき、コストダウンを図ることができるといった効果を奏する。

実施の形態１に係る空気調和機の制御回路の概略構成を示す回路図である。 図１の制御回路において誤配線が生じている場合の例を示す回路図である。 図１の制御回路において誤配線が生じている場合の他の例を示す回路図である。 図１の制御回路において誤配線が生じている場合の他の例を示す回路図である。 実施の形態３における誤配線検出方法を示すフローチャートである。

〔実施の形態１〕
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施の形態１に係る空気調和機の制御回路の概略構成を示す回路図である。尚、図１における回路図は、本発明の特徴部分と直接的な関係が無い部分を適宜省略した簡略図とされている。

図１に示す制御回路は、空気調和機の室内機に備えられる室内側回路１００と、室外機に備えられる室外側回路２００とによって構成される。室内側回路１００には室内マイコンＭ１および第１シリアル通信回路１１０が含まれ、室外側回路２００には室外マイコンＭ２および第２シリアル通信回路２１０が含まれている。すなわち、本実施の形態１に係る空気調和機では、室内機－室外機間の制御にシリアル通信が用いられる。また、この制御回路の動作電力は、商用電源に接続される電源プラグＰから室内側回路１００に供給され、室外側回路２００には室内側回路１００から交流電源ライン（電源ライン）を介して供給される。

室内側回路１００と室外側回路２００とは、３本の配線３０１～３０３によって接続されている。室内側回路１００および室外側回路２００の配線接続には、シリアル通信ライン（通信ライン）として２本の配線を必要とし、交流電源ラインとして２本の配線を必要とする。図１の制御回路では、１本の配線をシリアル通信ラインおよび交流電源ラインで共用とすることで、３本の配線３０１～３０３による接続が可能となっている。具体的には、配線３０１，３０２によって交流電源ラインが構成され、配線３０２，３０３によってシリアル通信ラインが構成されており、配線３０２が両ラインにおいて共用されている。尚、この場合、配線３０１，３０２によって構成されるのは交流電源ラインであるが、配線３０１にのみ交流電流が流れ、配線３０２には直流電流も流れるようになっている。

室内側回路１００は３つの接続端子Ｔ１１，Ｔ２１，Ｔ３１を有しており、室外側回路２００は３つの接続端子Ｔ１２，Ｔ２２，Ｔ３２を有している。配線３０１は、接続端子Ｔ１１と接続端子Ｔ１２との間を接続する。配線３０２は、接続端子Ｔ２１と接続端子Ｔ２２との間を接続する。配線３０３は、接続端子Ｔ３１と接続端子Ｔ３２との間を接続する。また、室内側回路１００および室外側回路２００は、交流電源ラインにおけるノイズ防止用のコンデンサＣ１およびコンデンサＣ２をそれぞれ備えている。また、室内側回路１００に備えられたリレーＲＹ１は給電用リレーであり、リレーＲＹ１がＯＮされた時に室外側回路２００に動作電力が供給され、リレーＲＹ１がＯＦＦされると室外側回路２００への動作電力は遮断される。

第１シリアル通信回路１１０は、信号受信用の第１フォトカプラ１１１と、信号送信用の第２フォトカプラ１１２とを有している。さらに、第１シリアル通信回路１１０は、シリアル回路用直流電源Ｖｓと、逆電流防止用ダイオードＤ１と、第２フォトカプラ１１２を保護するツェナーダイオードＺＤ１と、電流制限用の抵抗Ｒ１～Ｒ３とを有している。

第２シリアル通信回路２１０は、信号受信用の第３フォトカプラ２１１と、信号送信用の第４フォトカプラ２１２とを有している。さらに、第２シリアル通信回路２１０は、逆電流防止用ダイオードＤ２と、シリアル通信ラインにおけるノイズ防止用コンデンサＣ３と、第４フォトカプラ２１２を保護するツェナーダイオードＺＤ２と、電流制限用の抵抗Ｒ４～Ｒ６とを有している。

図１の制御回路において、室内側回路１００から室外側回路２００へ信号が送られる場合は、室内マイコンＭ１の出力に応じて第２フォトカプラ１１２が信号（パルス信号）を送信する。第２フォトカプラ１１２が送信した信号は、室外側回路２００の第３フォトカプラ２１１によって受信され、室外マイコンＭ２に入力される。具体的には、室外マイコンＭ２の出力がＬｏｗで第４フォトカプラ２１２がＯＮの時、室内マイコンＭ１の出力がＬｏｗの時には、第２フォトカプラ１１２はＯＮとなり、室外マイコンＭ２の入力はＨｉｇｈとなる。室外マイコンＭ２の出力がＬｏｗで第４フォトカプラ２１２がＯＮの時、室内マイコンＭ１の出力がＨｉｇｈの時には、第２フォトカプラ１１２はＯＦＦとなり、室外マイコンＭ２の入力はＬｏｗとなる。

室外側回路２００から室内側回路１００へ信号が送られる場合は、室外マイコンＭ２の出力に応じて第４フォトカプラ２１２が信号（パルス信号）を送信する。第４フォトカプラ２１２が送信した信号は、室内側回路１００の第１フォトカプラ１１１によって受信され、室内マイコンＭ１に入力される。具体的には、室内マイコンＭ１の出力がＬｏｗで第２フォトカプラ１１２がＯＮの時、室外マイコンＭ２の出力がＬｏｗの時には、第４フォトカプラ２１２はＯＮとなり、室内マイコンＭ１の入力はＨｉｇｈとなる。室内マイコンＭ１の出力がＬｏｗで第２フォトカプラ１１２がＯＮの時、室外マイコンＭ２の出力がＨｉｇｈの時には、第４フォトカプラ２１２はＯＦＦとなり、室内マイコンＭ１の入力はＬｏｗとなる。

図１は、室内側回路１００と室外側回路２００とが正常に配線接続された場合を示しているが、実際には室内側回路１００と室外側回路２００との間で誤配線が生じる場合もある。図２は、図１の制御回路において誤配線が生じている場合の例を示す回路図である。

図２に示す誤配線では、接続端子Ｔ１１に接続端子Ｔ３２が接続され、接続端子Ｔ３１に接続端子Ｔ１２が接続され、接続端子Ｔ２１に接続端子Ｔ２２が接続されている。すなわち、接続端子Ｔ２１と接続端子Ｔ２２との配線接続は正しいが、残り２つの配線接続が逆となっている。

図２に示すような誤配線が生じた場合、この制御回路においては、室外側回路２００側で接続端子Ｔ２２と接続端子Ｔ３２との間にＡＣ電源（商用電源）が印加されることになる。これにより、室外側回路２００のツェナーダイオードＺＤ２や抵抗Ｒ４が発熱する。またこの時、室内マイコンＭ１には、受信時に、常にＨｉｇｈとなる異常信号が入力される。

具体的には、図２に示すような誤配線の発生時、室内信号受信時には、室内側回路１００の接続端子Ｔ３１には電流が流れ続け、第１フォトカプラ１１１が常にＯＮとなるため、第２フォトカプラ１１２がＯＮの時、室内マイコンＭ１の入力が常にＨｉｇｈとなる。したがって、室内マイコンＭ１において所定時間ｔ１（第１の所定時間：例えば５秒）以上のＨｉｇｈ入力が検出された場合、室内マイコンＭ１はショート判定を示し、回路部品の発熱を避けるためにリレーＲＹ１をＯＦＦにし、室外側回路２００への通電を停止する。すなわち、本実施の形態では、室内マイコンＭ１が特許請求の範囲に記載の制御部に相当する。

したがって、所定時間ｔ１以上のＨｉｇｈ入力があった場合にショート判定とすることで、誤配線を確実に検出することができる。誤配線時の異常信号を通常の通信信号と確実に区別できるように、所定時間ｔ１は１秒以上の時間に設定されることが望ましい。また、誤配線が検出された時、回路部品の発熱を抑制するためにリレーＲＹ１はできる限り短時間でＯＦＦされることが好ましい。そのため、所定時間ｔ１を必要以上に長い時間とすることは好ましくなく、所定時間ｔ１は１０秒以下の時間に設定されることが望ましい。

図２は、ショート判定により誤配線が検出される例を示すものであるが、ショート判定となる誤配線は図２の例に限定されるものではない。例えば、図３に示すように、接続端子Ｔ１１に接続端子Ｔ２２が接続され、接続端子Ｔ２１に接続端子Ｔ２２が接続され、接続端子Ｔ３１に接続端子Ｔ１２が接続されるような誤配線であっても、室内マイコンＭ１のショート判定によって誤配線を検出可能となる。無論、これ以外にも、室内マイコンＭ１のショート判定によって検出される誤配線は存在する。

〔実施の形態２〕
実施の形態１では、室内マイコンＭ１のショート判定によって検出される誤配線の例を説明した。本実施の形態２では、室内マイコンＭ１のオープン判定によって検出される誤配線の例を説明する。

図４は、図１の制御回路において誤配線が生じている場合の例を示す回路図である。図４に示す誤配線では、接続端子Ｔ１１に接続端子Ｔ１２が接続され、接続端子Ｔ３１に接続端子Ｔ２２が接続され、接続端子Ｔ２１と接続端子Ｔ３２は未接続となっている。

図４に示すような誤配線が生じた場合、この制御回路においては、室外側回路２００側で接続端子Ｔ２２と接続端子Ｔ３２との間にＡＣ電源（商用電源）が印加されることになる。これにより、室外側回路２００のツェナーダイオードＺＤ２や抵抗Ｒ４が発熱する。またこの時、室内マイコンＭ１には、常にＬｏｗとなる異常信号が入力される。

具体的には、図４に示すような誤配線の発生時、室内側回路１００の接続端子Ｔ３１には電流が流れず、第１フォトカプラ１１１が常にＯＦＦとなるため、室内マイコンＭ１の入力が常にＬｏｗとなる。したがって、室内マイコンＭ１において所定時間ｔ１（例えば５秒）以上のＬｏｗ入力が検出された場合、室内マイコンＭ１はオープン判定を示し、回路部品の発熱を避けるためにリレーＲＹ１をＯＦＦにし、室外側回路２００への通電を停止する。

尚、室内側回路１００および室外側回路２００が正常に接続されており、かつ、室外側回路２００に動作電力が供給されている場合には、室内マイコンＭ１の入力が長時間（所定時間ｔ１以上）Ｌｏｗであり続けることは無い。これは、室外側回路２００に動作電力が供給されている場合、室内側回路１００と室外側回路２００との間では常時通信が行われ、室内マイコンＭ１の入力はＨｉｇｈ／Ｌｏｗが頻繁に切り替わるためである。したがって、所定時間ｔ１以上のＬｏｗ入力があった場合にオープン判定とすることで、誤配線を確実に検出することができる。

尚、図４は室内マイコンＭ１のオープン判定によって検出可能な誤配線の一例を示したものに過ぎず、これ以外にも、室内マイコンＭ１のオープン判定によって検出される誤配線は存在する。

室内側回路１００および室外側回路２００の間で誤配線が生じた場合、それがどのような誤配線であっても、室内マイコンＭ１では、実施の形態１で示したショート判定か実施の形態２で示したオープン判定かの何れかとなり、誤配線を確実に検出することが可能となる。また、誤配線の検出を室内マイコンＭ１の入力判定によって行うことで、誤配線検出用の特別な部品（例えば、過電圧検出器）を設ける必要が無いため、制御回路を簡略化でき、コストダウンに寄与するものとなる。尚、上記説明におけるマイコンとフォトカプラとの論理関係は例示に過ぎず、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、マイコンとフォトカプラとの間にトランジスタを介在させる場合もあるが、この場合はマイコンとフォトカプラとの論理関係が逆転する。

〔実施の形態３〕
上記実施の形態１および２では、室内マイコンＭ１の入力において所定時間ｔ１の異常信号（シリアルエラー）を検知した場合に誤配線として検出し、室外側回路２００への通電を停止していた。しかしながら、この場合、実際の運転中の空気調和機では、運転中のコンプレッサ（圧縮機）から発生する自己ノイズ等により、誤配線の無い正常動作中にも関わらず誤配線等のエラーと誤判定してしまうケースが考えられる。

このような自己ノイズによる誤判定を避けるためには、誤配線が検出されるまでの所定時間ｔ１を長く取ることが考えられる。しかしながら、所定時間ｔ１を長くした場合には、誤配線が検出されて運転が停止されるまでの時間が長くなり、低電圧回路であるシリアル通信回路に高電圧の商用電源が印加される時間も長くなる。このため、運転が停止されるまでの通電による回路部品の発熱なども無視できないものとなる。

本実施の形態３では、自己ノイズによる誤判定を回避でき、かつ、誤配線時には速やかにこれを検出して運転を停止することのできる誤配線検出方法について説明する。図５は、本実施の形態３における誤配線検出方法を示すフローチャートである。

先ず、リレーＲＹ１がＯＮされて空気調和機の運転が開始される（ＳＴ１）と、運転開始後の最初のシリアル通信が、電源プラグＰが室内コンセントに差し込まれた後の最初のシリアル通信であるか否かが判定される（ＳＴ２）。そして、プラグ差し込み後の最初のシリアル通信である場合（ＳＴ２でＹＥＳ）にはＳＴ３へ移行し、プラグ差し込み後の最初のシリアル通信でない場合（ＳＴ２でＮＯ）にはＳＴ４へ移行する。尚、電源プラグＰが室内コンセントに差し込まれると室内マイコンＭ１がリセットされるため、このリセットの有無によりＳＴ２の判定が可能となる。

ＳＴ３では、所定時間ｔ１以上のシリアルエラーが検出された場合（ＳＴ２でＹＥＳ）にエラー検出による停止動作を行い（ＳＴ７）、そのようなシリアルエラーの検出が無い場合（ＳＴ２でＮＯ）には運転を継続する（ＳＴ５）。

すなわち、ＳＴ３では、上記実施の形態１および２で説明した誤配線判定が行われる。これは、運転開始直後のシリアル通信ではコンプレッサ等の負荷が動作していないため自己ノイズが少なく（自己ノイズによる誤判定の可能性が低い）、かつ、誤配線は空気調和機の設置工事時のみに発生するものであり、プラグ差し込み後の最初のシリアル通信で誤配線が検出されなければ、その後は誤配線については問題無いためである。

一方、ＳＴ４では、所定時間ｔ２（第２の所定時間）以上のシリアルエラーが検出された場合（ＳＴ４でＹＥＳ）にエラー検出による停止動作を行い（ＳＴ７）、そのようなシリアルエラーの検出が無い場合（ＳＴ４でＮＯ）には運転を継続する（ＳＴ６）。ここで、所定時間ｔ２は、ＳＴ３における所定時間ｔ１よりも長い時間（例えば３０秒）とする。ＳＴ５またはＳＴ６で運転が継続された場合はＳＴ４に移行し、ＳＴ４の判定は空気調和機の運転中は繰り返し実行される。

ＳＴ４の判定では、プラグ差し込み後の最初のシリアル通信ではないため、誤配線を検出する必要は無く、回路部品の故障など、誤配線以外の要因によるシリアルエラーが検出される。但し、この判定では、コンプレッサ等の負荷の動作によって自己ノイズが発生する状況であるため、自己ノイズによる誤判定を回避できるよう所定時間ｔ２を所定時間ｔ１よりも長くしている。尚、ＳＴ４の判定でエラー検出される状況であっても、これは誤配線によるエラーではないため、低電圧回路であるシリアル通信回路に高電圧が印加されるわけではない。したがって、ＳＴ４の判定にかかる所定時間ｔ２を長くしても、回路部品の発熱の問題は生じない。

本実施の形態３に係る誤配線検出方法では、プラグ差し込み後の最初のシリアル通信であるか否かによって、判定にかける時間を異ならせている。このため、誤配線を検出する必要のあるプラグ差し込み後の最初のシリアル通信では、判定にかける所定時間ｔ１を短くし、誤配線検出時の通電停止を速やかに行うことができる。一方、誤配線を検出する必要のない時（プラグ差し込み後の最初のシリアル通信ではない場合）のシリアル通信では、判定にかける所定時間ｔ２を長くし、自己ノイズによる誤判定を回避することができる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

室内側回路１００
室外側回路２００
第１シリアル通信回路１１０
第２シリアル通信回路２１０
室内マイコンＭ１（制御部）
室外マイコンＭ２
電源プラグＰ
接続端子Ｔ１１～Ｔ３１
接続端子Ｔ１２～Ｔ３２
リレーＲＹ１

Claims (3)

1. 商用電源によって動作するものであり、
   第一の接続端子と第二の接続端子と第三の接続端子とを備えた室内機と、
   第四の接続端子と第五の接続端子と第六の接続端子とを備えた室外機と、
   前記第一の接続端子と前記第四の接続端子とを接続する第一の配線と、
   前記第二の接続端子と前記第五の接続端子とを接続する第二の配線と、
   前記第三の接続端子と前記第六の接続端子とを接続する第三の配線と、
   前記室内機に設けられ、前記第三の接続端子と接続された通信回路と、
   前記室内機に設けられ、前記通信回路と接続された入力部を有する室内マイコンとを有し、
   前記第一の接続端子と前記第四の接続端子とが前記第一の配線によって接続され、前記第二の接続端子と前記第五の接続端子とが前記第二の配線によって接続され、且つ前記第三の接続端子と前記第六の接続端子とが第三の配線の配線によって接続されたときに、前記第一の配線と前記第二の配線とによって電源ラインが形成され、前記第二の配線と前記第三の配線とによって通信ラインが形成され、
   前記通信回路は、前記第三の接続端子と前記第四の接続端子とが接続されたときにＨｉｇｈ信号を出力し、前記第三の接続端子と前記第五の接続端子とが接続されたときにＬｏｗ信号を出力する構成となっており、
   前記室内マイコンは、前記入力部に前記Ｈｉｇｈ信号もしくは前記Ｌｏｗ信号が第１の所定時間以上継続して入力された場合に、異常信号として検知し、
   前記室内マイコンは、前記室内機が電源に接続された後の最初の通信時においてのみ、前記異常信号の検知による誤配線の判定を行い、
   前記室内マイコンは、前記最初の通信時以外では、Ｈｉｇｈ信号もしくはＬｏｗ信号が前記第１の所定時間よりも長い第２の所定時間以上継続して入力された場合に異常信号として検知する空気調和機。
2. 請求項１に記載の空気調和機であって、
   前記室内機は、前記第一の接続端子または前記第二の接続端子と電源との間に設けられ、前記第一の接続端子または前記第二の接続端子への電力の供給または遮断を切り替える給電制御部を備え、
   前記室内マイコンは、前記異常信号を検知したときに、前記給電制御部を制御して電力の供給を遮断する空気調和機。
3. 請求項１または２に記載の空気調和機であって、
   圧縮機を有し、
   前記室内マイコンは、前記圧縮機が動作する前に、前記最初の通信を実行する空気調和機。

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