JP4336142B2 - Air conditioner communication control device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セパレートタイプの空気調和機における室内機と室外機間で行われる双方向シリアル通信制御装置の技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
空気調和機の一般的な従来技術として、室内機と室外機に分かれたセパレートタイプのユニットにおいては、マイコンにより制御された制御回路をそれぞれに具備し、室内機はリモコンなどによる使用者の運転、停止要求及び設定温度変更等の指令を受信し、室内送風機などの運転状態を決定する外に、室内の温度条件を検知するサーミスタなどの温度センサーを使用した温度検出回路等からの情報を用いて、冷媒圧縮用圧縮機電動機の回転数指令及び室外送風機への運転要求などの運転指令を室外機に転送する必要がある。
【0003】
また、室外機は外気温や冷凍サイクルなどの室外の温度情報、及び冷媒圧縮用圧縮機の運転状態、更には故障情報など室外機の情報を室内機に転送する必要があるので、室内機、室外機間のシリアル通信は不可欠である。
【0004】
室内機と室外機間のシリアル通信における従来技術として、整流回路やフォトカプラを備えた通信制御装置が提案されている(例えば、特許文献1や特許文献2を参照)。これらの特許文献によると、商用電源を用いて、ダイオードと平滑用のコンデンサと抵抗器とからなる半波整流回路をシリアル通信専用の電源とし、更に、送信信号の通電タイミングを制御するフォトカプラと、受信のためのフォトカプラと、複数の抵抗器と半導体素子とを用いて、電流ループ回路を構成している。
【0005】
【特許文献1】
特開2002−213803
【0006】
【特許文献2】
特公平4−303516号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に云って、空気調和機において快適性の向上や省エネ化は大きなテーマである。使用者が空気調和機を操作した後に如何に素早く使用者の欲する運転状態に調整できるかが快適さの目安の一つであり、これを実現するためには室内機からの運転指令を素早く室外機に伝え、冷媒圧縮用圧縮機や送風機をその時の空調環境条件に対し適切な状態で運転させる必要がある。
【0008】
また、省エネに対しても、室温や外気温などの空調環境条件に対し最適な状態で室内機及び室外機をきめ細かく制御する必要があり、空気調和機の運転により刻一刻と変化する室温に対し、素早く最適な運転状態に自動調整し、無駄な電力の消費を抑える必要がある。このように、セパレートタイプの空気調和機においては、快適性の向上及び省エネ化を実現するために、室内機と室外機間の通信速度を向上させることが求められている。
【0009】
また、近年における家電ネットワーク化を初めとする追加機能の増加は制御を高度化及び複雑化させ、制御に用いるパラメータも増加し、室内機と室外機間のシリアル通信データ量も大幅に増加する傾向にあるので、より一層の室内外の通信速度の高速化が望まれている。
【0010】
しかしながら、上述した引用文献においては、データ送信用及び受信用の素子にフォトカプラを使用しているため高速化は不向きであった。すなわち、フォトカプラは半導体素子の中でも比較的伝達遅れ(遅延時間)が大きいことが知られている。低価格な一般的なフォトカプラの場合数μsec〜十数μsecの伝達遅れを持ち、安定して動作させるためにはこの伝達遅れを考慮し、充分なオン、とオフの時間を確保する必要がある。この伝達遅れが影響して比較的低い周波数で動作させざるを得ず通信速度に限界を持つこととなっている。
【0011】
また、フォトカプラを高速タイプにして或る程度の通信速度の改善も可能ではあるが、コストアップになる上、フォトカプラの性質上通信信号は高調波を多く含む電流矩形波信号であるので、フォトカプラ間を接続する室内外間のケーブルがアンテナ機能を果たして放射ノイズを放出するおそれが多分にある。
【0012】
また、フォトカプラを駆動させるためには一般的に発光側入力に5mA〜15mA程度の駆動電流を流す必要があり、この駆動電流を得るために商用電源を整流しコンデンサで平滑した後、ツェナーダイオードと抵抗器で定電圧化する専用電源を必要とするので、部品点数の増加、及び省電力化の阻害要因にもなっている。更に、フォトカプラは定格電流及び定格電圧が比較的低い半導体素子であり、室内機と室外機との接続ケーブルの誤接続に対する保護回路が必要性なことから、回路の複雑化と部品点数の増加の要因にもなる。
【0013】
本発明の目的は、室内機と室外機との通信の高速化を図るとともに、通信による放射ノイズの抑制化を図る空気調和機の通信装置を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は主として次のような構成を採用する。
AC電源端子、室内送風機、マイコンを含む制御系手段、温度検出手段、AC−DCコンバータ、を有する室内機と、室外送風機、冷媒圧縮機、マイコンを含む制御系手段、温度検出手段、AC−DCコンバータ、を有する室外機と、を具備するセパレートタイプの空気調和機であって、
前記室内機と前記室外機の間に、前記AC電源を供給する2本の接続ケーブルと通信用の1本の通信ケーブルを設け、
前記2本の接続ケーブルの内の1つの接続ケーブルと前記通信ケーブルとに一次側巻き線の両端を接続した高周波トランスを前記室内機と前記室外機にそれぞれ設け、
前記高周波トランスの一次側巻き線に並列にコンデンサを接続して並列共振回路を形成することによって、前記通信ケーブルに流れる通信信号のキャリアを正弦波に近い正弦波状波形とし、
前記室内機及び前記室外機の双方又はどちらか一方の高周波トランスの一次側巻き線と前記通信ケーブルとの間に抵抗器を接続することによって、前記通信ケーブルのインダクタンス成分に因る前記正弦波状波形に発生する高周波リンギングを減衰させる構成とする。
【0016】
また、前記空気調和機の通信制御装置において、前記高周波トランスの二次側巻き線側を前記制御系手段に接続し、
前記制御系手段からの信号を前記並列共振回路によって前記正弦波状波形に変換し前記通信ケーブルを通して前記室内機から前記室外機へ運転指令として送信し、
前記室外機は、前記室外機の運転情報と前記室外機の温度検出手段からの情報と前記室外機の故障情報とを含む室外機情報を送信し、
前記室内機は、前記室外機から前記室外機情報を受信し、使用者の操作情報と前記室内機の温度検出手段からの情報を用いて運転状態を決定する構成とする。
【0017】
このような構成を採用することによって、室内機と室外機との通信の高速化と通信による放射ノイズの抑制化を図ることができる。
【0018】
【発明実施の形態】
本発明の実施形態に係る空気調和機の通信制御装置について、図面を参照しながら以下詳細に説明する。図1は本発明の実施形態に係る空気調和機の通信制御装置の全体構成を示す図である。
【0019】
図1において、1は室内機、6は商用電源から室内機1のマイコン等の制御系を動作させるために必要な電圧を発生させるためのAC−DCコンバータ、7はマイコン、8は室内送風機を駆動するための電源及び駆動回路、9は室外機からの通信信号の復調回路、10はリンギングの防止と通信信号のキャリア振幅を調整するための並列抵抗器、11は受信のためのカップリングコンデンサ、12は変調のためのドライバ、13は高周波トランスのドライブ電流の制限用抵抗器、14は通信信号送受信のための高周波トランス、15は高周波トランスの一次側巻き線のインダクタンスと並列共振回路を構成するコンデンサ、16は誤接続保護用コンデンサ、17はリンギング防止用直列抵抗器、18は温度検出回路、19は室内送風機のモータ、20はサージ吸収用のバリスタ、をそれぞれ表し、これらの構成要素で室内機を構成する。
【0020】
ここで、商用電源側に接続された高周波トランス14の巻き線側を一次側とし、制御信号側に接続された高周波トランス14の巻き線側を二次側と称する。また、リンギングの機能乃至作用は図5の説明で後述する。
【0021】
一方、2は室外機、21は室外機の温度検出回路、22は室内機からの通信信号の復調回路、23は受信のためのカップリングコンデンサ、24はリンギングの防止と通信信号のキャリア振幅を調整するための並列抵抗器、25は通信信号送受信のための高周波トランス、26は高周波トランスのドライブ電流の制限用抵抗器、27は高周波トランスの一次側巻き線のインダクタンスと並列共振回路を構成するコンデンサ、28はリンギング防止用直列抵抗器、29は誤接続保護用コンデンサ、30は変調のためのドライバ、31はマイコン、32は室外機のマイコン他制御回路を駆動するための電圧を発生するAC−DCコンバータ、33は冷媒圧縮用圧縮機への電圧を供給するコンバータ及び駆動回路、34は室外送風機用ドライブ回路、35は室外送風機モータ、36は冷媒圧縮用圧縮機のモータ、37はサージ吸収用のバリスタ、をそれぞれ表し、これらの構成要素で室外機を構成する。さらに、3及び4は室外機への商用電源供給用内外接続ケーブルであり、5はシリアル通信用ケーブルである。
【0022】
室内機1では、リモコンなどによる使用者の運転開始の操作を受けると、温度検出回路18からの室内温度情報に、高周波トランス14、カップリングコンデンサ11及び復調回路9を介して抽出した室外機からの情報を加味して、マイコン7により総合的に運転モードを決定し、高周波のキャリア信号に乗せた送信信号を、ドライバ12及び制限抵抗器13を介して通信信号を高周波トランス14の二次側巻き線に与え、コアを介して一次側に伝搬される。
【0023】
この伝搬された信号は、高周波トランス14の一次側巻き線のインダクタンスと並列に接続されたコンデンサ15により構成される並列共振回路で、正弦波に近い高周波信号に整形され、シリアル通信用ケーブルに重畳されて室外機2へと転送される。
【0024】
一方、室外機2は、室内外機の接続ケーブル3,4の一方を基準にシリアル通信用ケーブル5に重畳されて室内機1から送信されたシリアル通信信号を、高周波トランス25の一次側巻き線で受け、コアを介して二次側巻き線に出力する。次に、カップリングコンデンサ23を介して復調回路22に入力され、高周波のキャリアを取り除き復調されて室外機2のマイコン31に入力される。室外機マイコン31は室内機1からのシリアル通信信号による指令を受け、冷媒圧縮用圧縮機36及び室外送風機35の運転条件を決定する。室外機2からの情報の送信も同様に室内機1に対し行われ、これらの情報送信を順次繰り返す。なお、室外機2の故障情報の室内機1への送信も同様に行われる。
【0025】
次に、シリアル通信信号の変調及び復調について、図2と図3を参照しながら以下説明する。シリアル通信信号の室内機1から室外機2への送信について、使用者が空気調和機の設定温度を変更した場合を例にして説明する。図2は本実施形態に関する室内機の変調回路及び復調回路の具体的構成を示す図であり、図3は図2の各点における波形を示す図である。
【0026】
使用者のリモコンなどの操作を受け、その内容を解析し、冷媒圧縮用圧縮機36や室外送風機35などの各種室外機の回転数指令を算出し、室外機2に変更内容を送信する。送信データは図3の送信データに示すように、例えば1フレーム8ビットとした場合、先頭にスタートビットSTを出力した後、データ列D0〜D7を出力し、最後にストップビットSPを付加して一連の送信データ列に変換する。図2に示すマイコン7の送信出力からは、図3に示すA点電圧のような高周波のキャリア周波数を含んだ矩形信号が出力される。マイコン7では二値信号を取り扱うので、図3のA点電圧のような矩形信号となる。ここでは、各ビット(D0〜D7のいずれかのビット)での矩形波の繰り返し信号をキャリアと称する。
【0027】
マイコン送信出力(A点電圧)で図2に示す変調用ドライバ12を駆動し、高周波トランス14の2次側巻き線に高周波電流を流す。高周波トランス14はコアを介して一次側巻き線に出力するが、一次側巻き線のインダクタンスに並列に接続されたコンデンサ15との並列共振回路により、キャリア周波数を選択的に伝達するフィルタを形成して平滑するので、図3のC点電圧のような正弦波に近い滑らかな交流信号に成形され、図2に示すシリアル通信用ケーブル5を介して室外機2に送信される。
【0028】
また、この送信信号は、室外機2にも同様に搭載された高周波トランス25の充分に大きいインダクタンスにより、高周波インピーダンスが与えられるため減衰することは防止できる。なお、図2と図3の構成例はデータ列と高周波の送信キャリアを予め合成した形でマイコン送信ポートから出力させた例であるが、マイコンの性能の制約から上述の出力が取れない場合は、マイコン7外部に発振回路を設けてOR回路によりデータ列と高周波のキャリアを合成した後、高周波トランス14を駆動しても同様の効果が得られる。
【0029】
次に、室外機2からのシリアル通信信号の受信方法について説明する。上述と同様な方法で室外機2から送信されるシリアル通信信号を、図2のシリアル通信用ケーブル5を介し、図3の受信時のC点電圧のような波形で受信する。C点の信号は図2の高周波トランス14の一次側巻き線に入力され、高周波トランス14のコアを介して2次側巻き線に出力され、図2に示すカップリングコンデンサ11を介して図3の受信時におけるD点電圧のように、所定のバイアス電圧に重畳され、復調回路9に入力される。
【0030】
D点電圧の信号はコンパレータを使用した比較回路9−aで上記のバイアス電圧に等しい比較電圧と比較され、図3の受信時におけるD点電圧の比較電圧を上回る電圧の区間のみ出力を反転させる。この時点の出力信号は高周波のキャリア成分を含んでいるため、図2の復調回路9に備えられた抵抗RとコンデンサCで平滑され、高周波成分を除去された後、バッファ9−bを介し、図3の受信時におけるE点電圧のようなデータ列として復調される。室外機2における送受信の方法についても同様であり交互に送受信を繰り返す。
【0031】
次に、シリアル通信信号の高周波キャリアを正弦波に近付ける形態を図4を用いて説明する。上述したように、マイコン7から出力される高周波の矩形信号を、高周波トランス14の一次側巻き線のインダクタンスに並列に接続されたコンデンサ15との並列共振回路によって、キャリア周波数を選択的に伝達するフィルタを形成し平滑して正弦波に近付ける。
【0032】
図4に、高周波トランスの一次と二次巻き線のインダクタンスを0.5mH、誤接続防止用コンデンサ16の静電容量を0.01μF、リンギング防止用抵抗器17を20Ωとし、並列共振コンデンサ15の静電容量のみ変更した場合の、シリアル通信用ケーブル5に重畳される電圧波形を示す。本構成例の場合、キャリア周波数を30kHzとしたが、共振コンデンサを0.01μF(f0=約70kHz)〜0.033μF(f0=約40kHz)〜0.047μ(f0=約30kHz)変化させた場合、キャリア周波数と並列共振回路の共振周波数が近い程、より正弦波に近い滑らかな波形となった。
【0033】
次に、リンギング防止用抵抗17,28の機能乃至作用について説明する。図2に示す室内外機接続ケーブル4及びシリアル通信用ケーブル5の配線が長い場合、インダクタンス成分によりリンギングを起こす可能性が有る。そこで、図5に示すように、リンギング防止用直列抵抗器17,28を追加することにより、ノイズ源となり得るリンギングを防止することが可能である。図5にはリンギング防止用抵抗器が無しの場合と追加した場合の通信用信号波形の比較を示している。なお、リンギング防止用抵抗は室内外機の一方に設けても同様にリンギング防止の機能を奏することができる。
【0034】
また、本発明の実施形態においては、図1の誤接続保護用コンデンサ16,29によりケーブル接続時における保護を行う。ケーブル5をケーブル3に誤接続したときの解決策である誤接続防止用コンデンサ16,29は誤接続時に商用電源に耐えうる必要があるので、100Vの製品であれば耐電圧AC160V、200Vの製品であればAC250Vの耐圧が必要となるが、これらはフィルムコンデンサとして安価に入手可能である。更に、本実施形態では、図1に示す回路構成で符号20及び37の回路位置にバリスタを接続し、商用電源から流入するサージ電圧を吸収する。
【0035】
敷衍して述べると、本発明の実施形態は次のような構成、機能乃至作用を奏することを特徴とするものである。即ち、本実施形態は、室内機1と室外機2に対して、商用電源を供給する2本のケーブル3,4と1本のシリアル通信用ケーブル5を接続し、室外機に商用電源を供給するケーブルの内の1本のケーブル4とシリアル通信用ケーブル5を両端に接続した一次側インダクタンスを有する高周波トランス14,25を設ける。また、高周波の信号をキャリアとしたシリアル通信信号の送受信を行うために、高周波トランス14,25の一次側のインダクタンスに並列にコンデンサ15,27を接続し、キャリア周波数を選択的に伝達するフィルタを形成することによって通信信号のキャリアを正弦波に近づけて滑らかにし、更に、直列抵抗器17,28を追加することにより、ケーブルのインダクタンス成分の影響で発生する不要なリンギングを抑えることにより放射ノイズなどのノイズの発生量を抑制する。
【0036】
また、高周波トランスの一次巻き線の巻数N1と二次巻き線の巻数N2の巻数比をN1/N2(N1<N2)として、キャリア振幅を任意に調整し、雑音端子電圧などのノイズを低く抑える(この機能乃至作用については後述する)。更に、高周波トランスの一次側に直列に商用電源の電圧に耐え得るコンデンサ16,29を接続し、単純な回路構成でも誤接続に対する保護性能を持たせ、また、商用電源から流入する電圧サージをバリスタ20,37で吸収する。
【0037】
このような構成を採用することによって、セパレートタイプの空気調和機の室内外機のシリアル通信手段は、シリアル通信ケーブルへの信号の重畳(送信)、及びシリアル信号ケーブルからの信号の抽出(受信)に、フォトカプラなどの比較的信号の伝達遅れの大きい半導体素子を使用せず、一次二次間の絶縁された高周波トランスを使用するため、マイコン側制御電位と商用電源に一端を接続されたシリアル通信ケーブル側の電位を絶縁するための専用の部品を追加する必要がなく、また、信号の伝達遅れを考慮する必要が無いので、容易にかつ部品点数が少なく単純な回路構成で室内機、室外機外間のシリアル通信装置が実現可能である。更に、一次二次間に高耐電圧性能を有する高周波トランスを使用することによって、商用電源と接続された一次側電位と低電圧である制御回路の二次側電位を絶縁させることができる。
【0038】
また、シリアル通信用ケーブル側に接続された高周波トランスの一次巻き線のインダクタンスに並列にコンデンサを接続し、並列共振回路とすることにより、キャリア周波数を選択的に伝達するフィルタを形成して、シリアル通信信号のキャリアを正弦波に近づけ滑らかにすることにより高調波成分を抑制できるので、雑音端子電圧や放射ノイズなどのノイズの発生を抑制することが可能である。また、一次巻き線の巻数N1と二次巻き線の巻数N2について、(N1<N2)の関係としキャリア振幅を任意に調整することにより、雑音端子電圧などのノイズを低く抑えることも可能である。
【0039】
ここで、空気調和機の室外機へのケーブル、特に高周波信号を扱う通信用ケーブルがアンテナの機能を果たして電波を放出し有害な雑音ノイズとなり得る。このような通信用ケーブルからの放射ノイズは家庭で使用される電気機器や電子機器に悪影響を及ぼすので低く抑えるように規制されている。そして、図3に示すB点電圧のような矩形波信号が通信用ケーブルを流れると、矩形波信号中の或る高次高調波成分が放射ノイズの発生源となり得るので、一次側巻き線にコンデンサ15を接続して共振回路を構成し、図3のC点電圧に示すような正弦波に近い正弦波状波形を形成して高次高調波成分による放射ノイズをできるだけ無くするようにしている。さらに加えて、ケーブル5を流れる通信信号の振幅が大きいと放射ノイズはそれだけ大きくなり得るので、放射ノイズを無くする観点から通信信号の振幅をできるだけ小さくすることが求められる。このような観点で巻き線数をN1<N2としている。
【0040】
更に、本実施形態では通信回路専用の電源を持たないため部品点数の削減及び省電力に貢献でき、また、シリアル通信用ケーブル側に接続された高周波トランスの一次巻き線の、シリアル通信用ケーブルに接続される側の端子に直列に商用電源の電圧に絶え得る耐電圧性能を持つコンデンサを接続することにより、部品点数の極めて少ない単純回路構成でも、空気調和機の据付作業時にシリアル通信用ケーブルの接続作業時に、商用電源に接続された内外接続ケーブルをシリアル通信用ケーブルに誤接続しても破壊や故障を防止することができる。また、商用電源から流入する電圧サージをバリスタで吸収できるので通信回路の破壊を防止すると共に、シリアルアル通信信号への不要なノイズの流入を防止できる。
【0041】
【発明の効果】
本発明によれば、単純な回路構成で高速の通信が実現可能であり、構成部品が少ないので省スペース化及び低価格化を図ることができる。更に、並列共振回路でキャリア信号を正弦波に近い滑らかな波形にできるため、放射ノイズの抑制に対し顕著な効果が得られる。また、フォトカプラ方式のような絶縁された別電源を必要とせず、高周波トランスにより信号を電圧できるので省電力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る空気調和機の通信制御装置の全体構成を示す図である。
【図2】本実施形態に関する室内機の変調回路及び復調回路の具体的構成を示す図である。
【図3】図2の各点における波形を示す図である。
【図4】本実施形態で使用するシリアル通信信号の高周波キャリアを正弦波に近付ける形態を示す図である。
【図5】本実施形態で使用するリンギング防止用直列抵抗の有無の場合における通信用信号波形の比較図である。
【符号の説明】
1 室内機
2 室外機
3 室内外機間接続ケーブル
4 室内外機間接続ケーブル
5 シリアル通信用ケーブル
6 AC−DCコンバータ
7 マイコン
8 室内送風機駆動用電源及び駆動回路
9 復調回路
10 並列抵抗器
11 カップリングコンデンサ
12 変調用ドライバ
13 電流制限用抵抗器
14 高周波トランス
15 並列共振コンデンサ
16 誤接続保護用コンデンサ
17 リンギング防止用直列抵抗器
18 温度検出回路
19 室内送風機用モータ
20 バリスタ
21 室外機の温度検出回路
22 復調回路
23 カップリングコンデンサ
24 並列抵抗器
25 高周波トランス
26 電流制限用抵抗器
27 並列共振コンデンサ
28 リンギング防止用直列抵抗器
29 誤接続保護用コンデンサ
30 変調用ドライバ
31 マイコン
32 AC−DCコンバータ
33 冷媒圧縮用圧縮機用コンバータ及び駆動回路
34 室外送風機用ドライブ回路
35 室外送風機用モータ
36 冷媒圧縮用圧縮機用モータ
36 バリスタ
9−a コンパレータ電圧比較回路
9−b バッファ回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique of a bidirectional serial communication control device performed between an indoor unit and an outdoor unit in a separate type air conditioner.
[0002]
[Prior art]
As a general prior art of an air conditioner, in a separate type unit divided into an indoor unit and an outdoor unit, each is equipped with a control circuit controlled by a microcomputer, and the indoor unit is operated by a user using a remote controller, In addition to receiving commands such as a stop request and changing the set temperature, and determining the operating state of the indoor fan, etc., using information from a temperature detection circuit etc. that uses a temperature sensor such as a thermistor that detects the indoor temperature condition Therefore, it is necessary to transfer an operation command such as a rotation speed command of the compressor motor for refrigerant compression and an operation request to the outdoor fan to the outdoor unit.
[0003]
In addition, the outdoor unit needs to transfer the outdoor unit information such as the outdoor temperature information such as the outdoor temperature and the refrigeration cycle, the operation state of the refrigerant compression compressor, and the failure information to the indoor unit. Serial communication between outdoor units is essential.
[0004]
As a conventional technique in serial communication between an indoor unit and an outdoor unit, a communication control device including a rectifier circuit and a photocoupler has been proposed (see, for example,
[0005]
[Patent Document 1]
JP2002-213803
[0006]
[Patent Document 2]
Japanese Examined Patent Publication No. 4-303516 [0007]
[Problems to be solved by the invention]
Generally speaking, improvement of comfort and energy saving are major themes in air conditioners. One of the standards of comfort is how quickly the user can adjust to the operating condition that the user wants after operating the air conditioner.To achieve this, the operation command from the indoor unit is quickly sent to the outdoor unit. It is necessary to operate the compressor for compressing the refrigerant and the blower in an appropriate state with respect to the air-conditioning environmental conditions at that time.
[0008]
In addition, for energy saving, it is necessary to control indoor units and outdoor units in a state that is optimal for air conditioning environment conditions such as room temperature and outdoor temperature. Therefore, it is necessary to automatically adjust to the optimum operating state quickly and to suppress the consumption of wasted power. As described above, in the separate type air conditioner, it is required to improve the communication speed between the indoor unit and the outdoor unit in order to improve comfort and save energy.
[0009]
In addition, the increase in additional functions such as home appliance networking in recent years has made control more sophisticated and complicated, the parameters used for control have increased, and the amount of serial communication data between indoor units and outdoor units has also greatly increased. Therefore, it is desired to further increase the indoor / outdoor communication speed.
[0010]
However, in the above-mentioned cited document, since the photocoupler is used for the element for data transmission and reception, speeding up is not suitable. That is, it is known that a photocoupler has a relatively large transmission delay (delay time) among semiconductor elements. In general, a low-priced photocoupler has a transmission delay of several μsec to several tens of μsec. In order to operate stably, it is necessary to secure sufficient on and off times in consideration of this transmission delay. is there. Due to this transmission delay, operation at a relatively low frequency is unavoidable, which limits the communication speed.
[0011]
In addition, although it is possible to improve the communication speed to some extent by making the photocoupler a high-speed type, the cost increases and the communication signal is a current rectangular wave signal containing a lot of harmonics due to the nature of the photocoupler. There is a high possibility that the cable between the indoor and outdoor connecting the photocouplers performs the antenna function and emits radiation noise.
[0012]
In order to drive the photocoupler, it is generally necessary to pass a drive current of about 5 mA to 15 mA to the light emitting side input. In order to obtain this drive current, the commercial power supply is rectified and smoothed by a capacitor, and then a Zener diode And a dedicated power source that makes the voltage constant with a resistor is required, which increases the number of parts and hinders power saving. Furthermore, the photocoupler is a semiconductor element with a relatively low rated current and rated voltage, and a protection circuit against erroneous connection of the connection cable between the indoor unit and the outdoor unit is necessary. Therefore, the circuit is complicated and the number of parts is increased. It becomes the factor of.
[0013]
The objective of this invention is providing the communication apparatus of the air conditioner which aims at speeding up of communication between an indoor unit and an outdoor unit, and suppressing radiation noise by communication.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention mainly adopts the following configuration.
Indoor unit having AC power terminal, indoor fan, control system means including microcomputer, temperature detection means, AC-DC converter, outdoor fan, refrigerant compressor, control system means including microcomputer, temperature detection means, AC-DC An outdoor unit having a converter, and a separate type air conditioner,
Provided between the indoor unit and the outdoor unit are two connection cables for supplying the AC power and one communication cable for communication,
A high-frequency transformer in which both ends of a primary winding are connected to one of the two connection cables and the communication cable is provided in each of the indoor unit and the outdoor unit,
By connecting a capacitor in parallel with the primary side winding of the high-frequency transformer to form a parallel resonance circuit, the carrier of the communication signal flowing through the communication cable is a sine wave waveform close to a sine wave,
The sinusoidal waveform resulting from the inductance component of the communication cable by connecting a resistor between the primary winding of the high-frequency transformer of either or both of the indoor unit and the outdoor unit and the communication cable The high-frequency ringing generated in the circuit is attenuated .
[0016]
Moreover, in the communication control device of the air conditioner, the secondary winding side of the high-frequency transformer is connected to the control system means,
The signal from the control system means is converted into the sinusoidal waveform by the parallel resonance circuit and transmitted as an operation command from the indoor unit to the outdoor unit through the communication cable,
The outdoor unit transmits outdoor unit information including operation information of the outdoor unit, information from the temperature detection means of the outdoor unit, and failure information of the outdoor unit,
The indoor unit is configured to receive the outdoor unit information from the outdoor unit and determine an operation state using user operation information and information from a temperature detection unit of the indoor unit.
[0017]
By adopting such a configuration, it is possible to increase the communication speed between the indoor unit and the outdoor unit and to suppress radiation noise due to communication.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An air conditioner communication control apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of a communication control device for an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
[0019]
In FIG. 1, 1 is an indoor unit, 6 is an AC-DC converter for generating a voltage required to operate a control system such as a microcomputer of the
[0020]
Here, the winding side of the high-
[0021]
On the other hand, 2 is an outdoor unit, 21 is a temperature detection circuit for the outdoor unit, 22 is a demodulation circuit for a communication signal from the indoor unit, 23 is a coupling capacitor for reception, 24 is a ringing prevention and communication signal carrier amplitude. A parallel resistor for adjustment, 25 is a high-frequency transformer for transmitting and receiving communication signals, 26 is a resistor for limiting the drive current of the high-frequency transformer, and 27 is a parallel resonance circuit with the inductance of the primary winding of the high-frequency transformer. Capacitor, 28 is a series resistor for preventing ringing, 29 is a capacitor for protecting misconnection, 30 is a driver for modulation, 31 is a microcomputer, and 32 is an AC that generates a voltage for driving a microcomputer and other control circuits of the outdoor unit. DC converter, 33 is a converter and drive circuit for supplying a voltage to the compressor for refrigerant compression, and 34 is a drive circuit for an
[0022]
In the
[0023]
This propagated signal is shaped into a high frequency signal close to a sine wave by a parallel resonance circuit composed of a
[0024]
On the other hand, the
[0025]
Next, modulation and demodulation of the serial communication signal will be described below with reference to FIGS. Transmission of the serial communication signal from the
[0026]
In response to an operation of the user's remote controller or the like, the contents are analyzed, rotational speed commands of various outdoor units such as the
[0027]
The
[0028]
Further, this transmission signal can be prevented from being attenuated because a high-frequency impedance is given by a sufficiently large inductance of the high-
[0029]
Next, a method for receiving a serial communication signal from the
[0030]
The signal of the point D voltage is compared with the comparison voltage equal to the bias voltage in the comparison circuit 9-a using the comparator, and the output is inverted only in the voltage range exceeding the comparison voltage of the point D voltage at the time of reception in FIG. . Since the output signal at this time includes a high-frequency carrier component, it is smoothed by the resistor R and capacitor C provided in the
[0031]
Next, a mode in which the high-frequency carrier of the serial communication signal is brought close to a sine wave will be described with reference to FIG. As described above, the high frequency rectangular signal output from the
[0032]
FIG. 4 shows that the inductance of the primary and secondary windings of the high frequency transformer is 0.5 mH, the capacitance of the
[0033]
Next, the function or operation of the
[0034]
Further, in the embodiment of the present invention, protection at the time of cable connection is performed by the erroneous
[0035]
In other words, the embodiment of the present invention is characterized by the following configurations, functions, and actions. That is, in the present embodiment, two
[0036]
Further, the ratio of the number of turns of the primary winding N1 of the high-frequency transformer to the number of turns N2 of the secondary winding is set to N1 / N2 (N1 <N2), and the carrier amplitude is arbitrarily adjusted to suppress noise such as noise terminal voltage. (This function or action will be described later). In addition,
[0037]
By adopting such a configuration, the serial communication means of the indoor / outdoor unit of the separate type air conditioner can superimpose (transmit) the signal on the serial communication cable and extract (receive) the signal from the serial signal cable. In addition, a serial device with one end connected to the control potential on the microcomputer side and the commercial power supply is used without using a semiconductor device such as a photocoupler with a relatively large signal transmission delay and using an insulated high-frequency transformer between the primary and secondary sides. There is no need to add dedicated parts to insulate the potential on the communication cable side, and there is no need to take into account signal transmission delays. An external serial communication device can be realized. Furthermore, by using a high-frequency transformer having high withstand voltage performance between the primary and secondary, the primary side potential connected to the commercial power supply and the secondary side potential of the control circuit which is a low voltage can be insulated.
[0038]
In addition, by connecting a capacitor in parallel with the inductance of the primary winding of the high-frequency transformer connected to the serial communication cable side, a parallel resonant circuit is formed, thereby forming a filter that selectively transmits the carrier frequency. Since harmonic components can be suppressed by smoothing the carrier of the communication signal close to a sine wave, it is possible to suppress the generation of noise such as noise terminal voltage and radiation noise. In addition, with regard to the number of turns N1 of the primary winding and the number of turns N2 of the secondary winding, it is possible to suppress noise such as a noise terminal voltage by arbitrarily adjusting the carrier amplitude in a relationship of (N1 <N2). .
[0039]
Here, a cable to the outdoor unit of the air conditioner, particularly a communication cable that handles high-frequency signals, functions as an antenna and emits radio waves, which can be harmful noise and noise. Such radiated noise from communication cables is regulated to be low because it adversely affects electric and electronic devices used at home. When a rectangular wave signal such as the point B voltage shown in FIG. 3 flows through the communication cable, a certain high-order harmonic component in the rectangular wave signal can be a source of radiation noise. A resonance circuit is configured by connecting a
[0040]
Furthermore, in this embodiment, since there is no power supply dedicated to the communication circuit, it is possible to contribute to the reduction of the number of parts and power saving, and to the serial communication cable of the primary winding of the high-frequency transformer connected to the serial communication cable side. By connecting a capacitor with a withstand voltage capability that can withstand the voltage of the commercial power supply in series with the connected terminal, even with a simple circuit configuration with a very small number of parts, the serial communication cable can be Even when the internal / external connection cable connected to the commercial power supply is mistakenly connected to the serial communication cable during connection work, destruction or failure can be prevented. Further, since the voltage surge flowing from the commercial power source can be absorbed by the varistor, it is possible to prevent the communication circuit from being destroyed and to prevent unnecessary noise from flowing into the serial communication signal.
[0041]
【The invention's effect】
According to the present invention, high-speed communication can be realized with a simple circuit configuration, and since the number of components is small, space saving and cost reduction can be achieved. Furthermore, since the carrier signal can be made into a smooth waveform close to a sine wave by the parallel resonance circuit, a remarkable effect can be obtained for suppressing radiation noise. In addition, it is possible to save power since a signal can be voltageed by a high frequency transformer without requiring an isolated separate power source as in the photocoupler system.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a communication control apparatus for an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a specific configuration of a modulation circuit and a demodulation circuit of an indoor unit according to the present embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a waveform at each point in FIG. 2;
FIG. 4 is a diagram illustrating a form in which a high-frequency carrier of a serial communication signal used in the present embodiment is brought close to a sine wave.
FIG. 5 is a comparison diagram of communication signal waveforms in the presence or absence of a ringing preventing series resistor used in the present embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記室内機と前記室外機の間に、前記AC電源を供給する2本の接続ケーブルと通信用の1本の通信ケーブルを設け、
前記2本の接続ケーブルの内の1つの接続ケーブルと前記通信ケーブルとに一次側巻き線の両端を接続した高周波トランスを前記室内機と前記室外機にそれぞれ設け、
前記高周波トランスの一次側巻き線に並列にコンデンサを接続して並列共振回路を形成することによって、前記通信ケーブルに流れる通信信号のキャリアを正弦波に近い正弦波状波形とし、
前記室内機及び前記室外機の双方又はどちらか一方の高周波トランスの一次側巻き線と前記通信ケーブルとの間に抵抗器を接続することによって、前記通信ケーブルのインダクタンス成分に因る前記正弦波状波形に発生する高周波リンギングを減衰させる
ことを特徴とする空気調和機の通信制御装置。Indoor unit having AC power terminal, indoor fan, control system means including microcomputer, temperature detection means, AC-DC converter, outdoor fan, refrigerant compressor, control system means including microcomputer, temperature detection means, AC-DC An outdoor unit having a converter, and a separate type air conditioner,
Provided between the indoor unit and the outdoor unit are two connection cables for supplying the AC power and one communication cable for communication,
A high-frequency transformer in which both ends of a primary winding are connected to one of the two connection cables and the communication cable is provided in each of the indoor unit and the outdoor unit,
By connecting a capacitor in parallel with the primary side winding of the high-frequency transformer to form a parallel resonance circuit, the carrier of the communication signal flowing through the communication cable is a sine wave waveform close to a sine wave,
The sinusoidal waveform resulting from the inductance component of the communication cable by connecting a resistor between the primary winding of the high-frequency transformer of either or both of the indoor unit and the outdoor unit and the communication cable A communication control device for an air conditioner characterized by attenuating high-frequency ringing generated in the air conditioner.
前記高周波トランスの前記AC電源側に接続された一次側電位と前記制御系手段側に接続された二次側電位とを絶縁させたことを特徴とする空気調和機の通信制御装置。In claim 1,
A communication control apparatus for an air conditioner, wherein a primary side potential connected to the AC power supply side of the high-frequency transformer and a secondary side potential connected to the control system means side are insulated.
前記高周波トランスの一次側巻き線と前記通信ケーブルとの間に前記AC電源の電圧に耐えるコンデンサを接続する
ことを特徴とする空気調和機の通信装置。
ことを特徴とする空気調和機の通信制御装置。In claim 1 or 2,
A communication device for an air conditioner, wherein a capacitor that can withstand the voltage of the AC power supply is connected between a primary winding of the high-frequency transformer and the communication cable.
A communication control device for an air conditioner.
前記接続ケーブルと前記通信ケーブルとの間にバリスタを接続することを特徴とする空気調和機の通信制御装置。
ことを特徴とする空気調和機の通信制御装置。In claim 1, 2 or 3,
A communication control device for an air conditioner, wherein a varistor is connected between the connection cable and the communication cable.
A communication control device for an air conditioner.
前記高周波トランスの一次側巻き線の巻数N1と二次側巻き線の巻数N2をN1<N2の関係とすることを特徴とする空気調和機の通信制御装置。In claim 1, 2 or 3,
A communication control device for an air conditioner, wherein the number N1 of primary windings of the high-frequency transformer and the number N2 of secondary windings satisfy a relationship of N1 <N2.
前記高周波トランスの二次側巻き線側を前記制御系手段に接続し、
前記制御系手段からの信号を前記並列共振回路によって前記正弦波状波形に変換し前記通信ケーブルを通して前記室内機から前記室外機へ運転指令として送信し、
前記室外機は、前記室外機の運転情報と前記室外機の温度検出手段からの情報と前記室外機の故障情報とを含む室外機情報を送信し、
前記室内機は、前記室外機から前記室外機情報を受信し、使用者の操作情報と前記室内機の温度検出手段からの情報を用いて運転状態を決定する
ことを特徴とする空気調和機の通信制御装置。In claim 1,
Connecting the secondary winding side of the high-frequency transformer to the control system means;
The signal from the control system means is converted into the sinusoidal waveform by the parallel resonance circuit and transmitted as an operation command from the indoor unit to the outdoor unit through the communication cable,
The outdoor unit transmits outdoor unit information including operation information of the outdoor unit, information from the temperature detection means of the outdoor unit, and failure information of the outdoor unit,
The indoor unit receives the outdoor unit information from the outdoor unit, and determines an operating state using user operation information and information from the temperature detection means of the indoor unit. Communication control device.
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