(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力電源により駆動されるアクチュエータ(１１,４１,４２)を制御する制御用マイクロコンピュータ(１,３１)と、
上記動力電源と絶縁されたセンサ(１２,４３)からの検出信号を処理する入力処理用マイクロコンピュータ(２,２Ａ,２Ｂ,３２)と、
上記制御用マイクロコンピュータ(１,３１)と上記入力処理用マイクロコンピュータ(２,２Ａ,２Ｂ,３２)との間の通信を行うための絶縁型通信回路(３,３３)とを備えたことを特徴とする制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の制御装置において、
上記動力電源と絶縁されたアクチュエータ(１３,４４)を上記入力処理用マイクロコンピュータ(２,２Ａ,２Ｂ,３２)により制御することを特徴とする制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の制御装置において、
上記動力電源と絶縁されたオプション機能部(５１,５２)を上記入力処理用マイクロコンピュータ(２,２Ａ,２Ｂ,３２)により制御することを特徴とする制御装置。
【請求項４】
動力電源により駆動されるアクチュエータ(１１)を制御する制御用マイクロコンピュータ(１)と、
上記動力電源と絶縁されたオプション機能部(３１〜３３)を処理するオプション機能用マイクロコンピュータ(２Ｃ)と、
上記制御用マイクロコンピュータ(１)と上記オプション機能用マイクロコンピュータ(２Ｃ)との間の通信を行うための絶縁型通信回路(３)とを備えたことを特徴とする制御装置。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか１つに記載の制御装置を用いたことを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、空気調和機の圧縮機等のアクチュエータを制御する制御装置およびそれを用いた空気調和機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、空気調和機としては、圧縮機等のアクチュエータを駆動する動力電源を有し、サーミスタ等のセンサが取り付けられた製品外郭(人の手が触れる部位)は、動力電源に対して２重絶縁または強化絶縁をとることが法律(電気用品取締法)で義務付けられている。
【０００３】
図６は上記空気調和機の制御装置を含む要部の概略構成図を示しており、６１は主マイクロコンピュータ(以下、マイコンという)、６２は主マイコン６１からの制御信号を受ける絶縁型ドライバ、６３は上記絶縁型ドライバ６２により駆動されるアクチュエータである圧縮機用モータ、６４は外気温度を検出するサーミスタである。この制御装置では、アクチュエータ駆動部である絶縁型ドライバ６２で１次絶縁(基礎絶縁)をとり、センサ部であるサーミスタ６４で絶縁部６０により２次絶縁(付加絶縁)をとって２重絶縁構造にすることにより、動力電源(図示せず)に対して製品外郭を絶縁している。しかしながら、上記空気調和機は、絶縁ドライバ６２に高速カプラを使用しており、コストが高くつくという欠点がある。
【０００４】
これに対して、近年、インバータ等のアクチュエータ駆動部の制御を高速カプラを用いずに非絶縁で行う空気調和機の制御装置が提案されており、一部製品化されている。この空気調和機の制御装置は、インバータ制御を高精度,高効率で行うものとして注目されており、高速カプラを削除でき、コストダウン効果もあるために有用な技術といえる。このようなアクチュエータ駆動部を非絶縁化する空気調和機の制御装置には、動力電源に対して製品外郭を絶縁する図７および図８に示すものがある。
【０００５】
図７に示す空気調和機の制御装置は、アクチュエータ駆動専用マイコン７１と、機器全体を統合して制御する主マイコン７２とを別々に備え、両マイコン７１,７２間を絶縁型通信回路７３を介して通信する。この空気調和機の制御装置では、絶縁型通信回路７３で１次絶縁(基礎絶縁)をとり、センサ部であるサーミスタ７５と製品外郭との間の絶縁物７０により２次絶縁(付加絶縁)をとって２重絶縁構造にすることにより、動力電源(図示せず)に対して製品外郭を絶縁している。なお、図７では、アクチュエータ駆動専用マイコン７１で制御され、圧縮機用モータ７４を駆動するアクチュエータ駆動部(ドライバ)は省略している。
【０００６】
また、図８に示す空気調和機の制御装置は、主マイコン８１と、圧縮機用モータ８２と、サーミスタ８３とを備え、主マイコン８１により、圧縮機用モータ８２を駆動するアクチュエータ駆動部(図示せず)を制御すると共に、機器全体を統合して制御する。この空気調和機の制御装置では、主マイコン８１に接続されたサーミスタ８０と製品外郭との間に十分な厚みの絶縁物８０を設けることにより強化絶縁(外郭部との距離をとる)をしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図７に示す空気調和機の制御装置では、アクチュエータ駆動部の制御信号を非絶縁とすることで、高速カプラの削除によるコストダウン効果はあるものの、アクチュエータ駆動専用マイコン７１および機器全体を制御する主マイコン７２の両方に処理能力の高い高性能なマイコンが必要となるため、コストが高くつくという欠点がある。
【０００８】
また、図８に示す空気調和機の制御装置によれば、機器の制御が１つのマイコンに集約されるので、効率的な制御が行いやすい反面、強化絶縁されたサーミスタ８０と温度測定点との距離が絶縁物８０により大きくなるため、サーミスタ８０の検出精度や温度追従性等に問題がある。
【０００９】
そこで、この発明の目的は、動力電源と製品外郭とを確実に絶縁しつつ、センサの検出精度や追従性の低下を防ぎ、簡単な構成でかつ低コストでセンサの入力処理やアクチュエータの駆動制御ができる制御装置およびその制御装置を用いた空気調和機を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の制御装置は、動力電源により駆動されるアクチュエータを制御する制御用マイコンと、上記動力電源と絶縁されたセンサからの検出信号を処理する入力処理用マイコンと、上記制御用マイコンと上記入力処理用マイコンとの間の通信を行うための絶縁型通信回路とを備えたことを特徴としている。
【００１１】
上記請求項１の制御装置によれば、この制御装置を用いた機器全体の制御機能を制御用マイコンと入力処理用マイコンに分割し、制御用マイコンで機器の制御機能の主たる部分を処理し、入力処理用マイコンで機器の補助機能を処理することによって、入力処理用マイコンの機能を削減して、入力処理用マイコンに処理能力の低い安価な汎用マイコンを用いることができ、コストを低減できる。また、上記制御用マイコンと入力処理用マイコンとを絶縁型通信回路で絶縁することによって、制御用マイコンによるアクチュエータの非絶縁駆動が可能となり、制御性が向上する。また、上記センサと製品外郭との間を強化絶縁する必要がなく、センサの検出精度や追従性の低下を防ぐ。
【００１２】
また、請求項２の制御装置は、請求項１の制御装置において、上記動力電源と絶縁されたアクチュエータを上記入力処理用マイクロコンピュータにより制御することを特徴としている。
【００１３】
上記請求項２の制御装置によれば、上記入力処理用マイコンに動力電源と絶縁されたアクチュエータを制御する機能を持たせることによって、制御用マイコンのソフトウェアを変更することなく、動力電源と絶縁されたアクチュエータに関する仕様を変更でき、ソフトウェアの開発工数を削減できる。
【００１４】
また、請求項３の制御装置は、請求項１または２の制御装置において、上記動力電源と絶縁されたオプション機能部を上記入力処理用マイクロコンピュータにより制御することを特徴としている。
【００１５】
上記請求項３の制御装置によれば、上記入力処理用マイコンにオプション機能部を制御する機能を持たせることによって、制御用マイコンのソフトウェアを変更することなく、機能を追加でき、ソフトウェアの開発工数を削減できる。
【００１６】
また、請求項４の制御装置は、動力電源により駆動されるアクチュエータを制御する制御用マイコンと、上記動力電源と絶縁されたオプション機能部を処理するオプション機能用マイコンと、上記制御用マイコンと上記オプション機能用マイコンとの間の通信を行うための絶縁型通信回路とを備えたことを特徴としている。
【００１７】
上記請求項４の制御装置によれば、上記制御用マイコンにこの制御装置を用いる機器の基本制御を集約し、オプション機能用マイコンによりオプション機能部を制御することにより、オプション機能用マイコンの機能を削減して、オプション機能用マイコンに処理能力の低い安価な汎用マイコンを用いることができ、コストを低減できる。また、上記制御用マイコンとオプション機能用マイコンとを絶縁型通信回路で絶縁することによって、制御用マイコンによるアクチュエータの非絶縁駆動が可能となり、制御性が向上する。また、上記制御用マイコンを変更することなく、仕様変更が容易にできる。
【００１８】
また、請求項５の空気調和機は、請求項１乃至３のいずれか１つの制御装置を用いたことを特徴としている。
【００１９】
上記請求項５の空気調和機によれば、空気調和機全体の制御機能を制御用マイコンと入力処理用マイコンに分割し、制御用マイコンで空気調和機の制御機能の主たる部分を処理し、入力処理用マイコンで空気調和機の補助機能(センサにより検出された温度,湿度等のアナログ信号をデジタル信号に変換する機能等)を処理することによって、入力処理用マイコンの機能を削減して、入力処理用マイコンに処理能力の低い安価な汎用マイコンを用いることができ、コストを低減できる。また、上記制御用マイコンと入力処理用マイコンとを絶縁型通信回路で絶縁することによって、制御用マイコンによるアクチュエータの非絶縁駆動が可能となり、制御性が向上する。また、上記センサと製品外郭との間を強化絶縁する必要がなく、センサの検出精度や追従性の低下を防ぐ。また、上記制御用マイコンに基本制御を集約し、入力処理用マイコンにより、動力電源と絶縁されたアクチュエータやオプション機能部(加湿機,除湿機等)を制御することにより、制御用マイコンを変更することなく、仕様変更が容易にできる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の制御装置およびそれを用いた空気調和機を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００２１】
（第１実施形態）
図１はこの発明の第１実施形態の制御装置を含む機器の要部の概略構成図である。図１において、１は動力電源(図示せず)により駆動されるアクチュエータとしてのモータ１１を制御する制御用マイコンとしての主マイコン、２はセンサとしてのサーミスタ１２の入力信号を処理する入力処理用マイコンとしての補助マイコン、３は上記主マイコン１と補助マイコン２との間の通信を行うための絶縁型通信回路である。上記主マイコン１,補助マイコン２および絶縁型通信回路３で制御装置を構成している。上記絶縁型通信回路３は、デジタル信号により通信する。上記主マイコン１と補助マイコン２とは、絶縁型通信回路３により１次絶縁され、サーミスタ１２は、絶縁物２１により製品外郭と２次絶縁されている。したがって、製品外郭は、モータ１１を駆動するための動力電源に対して２重絶縁されている。なお、図１では、主マイコン１により制御され、モータ１１を駆動するアクチュエータ駆動部は省略している。
【００２２】
上記制御装置では、機器全体の制御機能を主マイコン１と補助マイコン２に分割し、主マイコン１で機器の制御機能の主たる部分を処理し、補助マイコン２で機器の補助機能(サーミスタ１２により検出されたアナログ信号をデジタル信号に変換する機能等)を処理する。このようにして、補助マイコン２の機能を削減することにより、補助マイコン２に処理能力の低い安価な汎用マイコンを用いることができ、コストダウンが図れる。
【００２３】
上記主マイコン１と補助マイコン２とを絶縁型通信回路３で絶縁することによって、主マイコン１によるインバータ非絶縁駆動が可能となり、制御性が向上する。また、上記制御装置では、サーミスタ１２の検出精度や温度追従性は、従来と同等にできる。
【００２４】
（第２実施形態）
図２はこの発明の第２実施形態の制御装置を含む機器の要部の概略構成図である。この第２実施形態の制御装置は、第１実施形態の制御装置と同一の構成を有し、同一構成部は同一参照番号を付している。
【００２５】
図２において、１は動力電源(図示せず)により駆動されるアクチュエータとしてのモータ１１を制御する制御用マイコンとしての主マイコン、２Ａは動力電源と絶縁されたアクチュエータとしてのモータ１３を制御する入力処理用マイコンとしての補助マイコン、３は上記主マイコン１と補助マイコン２Ａとの間の通信を行うための絶縁型通信回路である。上記主マイコン１,補助マイコン２Ａおよび絶縁型通信回路３で制御装置を構成している。上記主マイコン１と補助マイコン２Ａとは、絶縁型通信回路３により１次絶縁され、モータ１３は、絶縁物２１により製品外郭と２次絶縁されている。したがって、製品外郭は、モータ１１を駆動するための動力電源に対して２重絶縁されている。なお、図２では、主マイコン１により制御され、モータ１１を駆動するアクチュエータ駆動部は省略している。
【００２６】
上記補助マイコン２Ａは、補助機能として、機器外郭とは強化絶縁されていないが動力電源と絶縁されたアクチュエータとしてのモータ１３を制御する。
【００２７】
この第２実施形態の制御装置は、第１実施形態と同様の効果を有すると共に、補助マイコン２Ａに動力電源と絶縁されたモータ１３を制御する機能を持たせることによって、主マイコン１のソフトウェアを変更することなく、仕様を変更でき、ソフトウェアの開発工数を削減できる。
【００２８】
（第３実施形態）
図３はこの発明の第３実施形態の制御装置を含む機器の要部の概略構成図である。この第３実施形態の制御装置は、第１実施形態の制御装置と同一の構成を有し、同一構成部は同一参照番号を付している。
【００２９】
図３において、１は動力電源(図示せず)により駆動されるアクチュエータとしてのモータ１１を制御する制御用マイコンとしての主マイコン、２Ｂは動力電源と絶縁されたアクチュエータとしてのモータ１３を制御する入力処理用マイコンとしての補助マイコン、３は上記主マイコン１と補助マイコン２Ｂとの間の通信を行うための絶縁型通信回路である。上記主マイコン１,補助マイコン２Ｂおよび絶縁型通信回路３で制御装置を構成し、その制御装置とモータ１１,１３で本体部１０Ａを構成している。上記主マイコン１と補助マイコン２Ｂとは、絶縁型通信回路３により１次絶縁されている。上記モータ１３は、絶縁物２１により製品外郭と２次絶縁されている。したがって、製品外郭は、モータ１１を駆動するための動力電源に対して２重絶縁されている。なお、図３では、主マイコン１により制御され、モータ１１を駆動するアクチュエータ駆動部は省略している。
【００３０】
上記補助マイコン２Ｂは、本体部１０Ａとは別の補助機能としてオプション機能部１０Ｂを制御する機能を有している。
【００３１】
この第３実施形態の制御装置は、第２実施形態と同様の効果を有すると共に、補助マイコン２Ｂにオプション機能部１０Ｂを制御する機能を持たせることによって、主マイコン１のソフトウェアを変更することなく、機能を追加でき、ソフトウェアの開発工数を削減できる。
【００３２】
（第４実施形態）
図４はこの発明の第４実施形態の制御装置を含む機器の要部の概略構成図である。この第４実施形態の制御装置は、第１実施形態の制御装置と同一の構成を有し、同一構成部は同一参照番号を付している。
【００３３】
図４において、１は動力電源(図示せず)により駆動されるアクチュエータとしてのモータ１１を制御する制御用マイコンとしての主マイコン、２Ｃはオプション機能用マイコンとしての補助マイコン、３は上記主マイコン１と補助マイコン２Ｃとの間の通信を行うための絶縁型通信回路である。上記主マイコン１,補助マイコン２Ｃおよび絶縁型通信回路３で制御装置を構成している。上記主マイコン１と補助マイコン２Ｃとは、絶縁型通信回路３により１次絶縁されている。したがって、製品外郭は、モータ１１を駆動するための動力電源に対して絶縁されている。なお、図４では、主マイコン１により制御され、モータ１１を駆動するアクチュエータ駆動部は省略している。
【００３４】
この第４実施形態の制御装置では、主マイコン１に基本制御を集約し、補助マイコン２Ｃにより本体内のオプション機能部としての付加機能部３１〜３３を制御することにより、主マイコン１を変更することなく仕様変更が容易にできる。例えば、補助マイコン２Ｃにより制御されるモータを機器グレードによってＡＣモータ／ＤＣモータで使い分けたいとき等に、主マイコン１を変更することなく、補助マイコン２Ｃのソフトウェアの変更により容易に仕様変更ができる。
【００３５】
（第５実施形態）
図５はこの発明の第５実施形態の制御装置を用いた空気調和機の概略構成図である。図５において、３１は動力電源(図示せず)により駆動されるアクチュエータとしての圧縮機(モータ内蔵)４１,ファン４２を制御する制御用マイコンとしての主マイコン、３２はサーミスタ４３の検出信号を処理し、補助アクチュエータとしての電動弁４４を制御する入力処理用マイコンとしての補助マイコン、３３は上記主マイコン３１と補助マイコン３２との間の通信を行うための絶縁型通信回路である。上記主マイコン３１,補助マイコン３２および絶縁型通信回路３３で制御装置を構成している。上記主マイコン３１と補助マイコン３２とは、絶縁型通信回路３３により１次絶縁され、サーミスタ４３は、絶縁物４０により製品外郭と２次絶縁されている。なお、図５では、主マイコン３１により制御され、圧縮機４１,ファン４２を駆動するアクチュエータ駆動部は省略している。また、上記電動弁４４は、製品外郭と離れた本体内部に配置されているので、特に絶縁構造は設けられいない。また、電動弁４４の代わりとして電磁弁等でもよい。
【００３６】
上記制御装置を用いた空気調和機では、主マイコン３１に空気調和機全般の制御機能(図５ではエアコン制御機能)として、各アクチュエータ運転指令、圧縮機制御、ファン制御等の機能を持たせている。また、上記補助マイコン３２には、サーミスタ４３や湿度センサ(図示せず)の検出値(アナログ値)をＡ／Ｄ(アナログ／デジタル)変換するサーミスタＩ／Ｏ(入出力)機能、電動弁４４の制御等の機能を持たせている。上記補助マイコン３２は、主マイコン３１に絶縁型通信回路３３を介して温度・湿度等の情報を送信し、その温度・湿度等の情報に基づいて、主マイコン３１は各種制御を行う。そして、主マイコン３１は、補助マイコン３２に絶縁型通信回路３３を介して補助アクチュエータ(電動弁４４)等の運転指令を送信する。
【００３７】
さらに、補助マイコン３２には、加湿機５１の加湿,調湿の制御機能や、除湿機５２の除湿,空気清浄および換気の制御機能を持たせている。また、補助マイコン３２にその他の機能として、発電機(エンジン、太陽光発電、燃料電池)の制御機能や、蓄電池,集中コントローラ,分岐ユニットおよび排水ポンプ等の制御機能、電気代等の情報表示のための演算機能を持たせてもよい。
【００３８】
上記制御装置を用いた空気調和機では、空気調和機全体の制御機能を主マイコン３１と補助マイコン３２に分割し、主マイコン３１で空気調和機の制御機能の主たる部分を処理し、補助マイコン３２で空気調和機の補助機能(サーミスタＩ／Ｏ機能,電磁弁の制御等)を処理する。このようにして、補助マイコン３２の機能を削減することにより、補助マイコン３２に処理能力の低い安価な汎用マイコンを用いることができ、コストダウンが図れる。
【００３９】
また、上記主マイコン３１に基本制御を集約し、補助マイコン３２によりオプション機能部としての加湿機５１,除湿機５２を制御することにより、主マイコン３１を変更することなく仕様変更が容易にできる。
【００４０】
上記第１〜第４実施形態の制御装置は、アクチュエータを駆動するための動力電源と製品外郭を絶縁する全ての機器に適用することができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上より明らかなように、請求項１の発明の制御装置によれば、制御用マイコンと入力処理用マイコンとを絶縁型通信回路で絶縁すると共に、制御用マイコンで機器の制御機能の主たる部分を処理し、入力処理用マイコンで機器の補助機能を処理することによって、動力電源と製品外郭とを確実に絶縁しつつ、センサの検出精度や追従性の低下を防ぎ、簡単な構成でかつ低コストでセンサの入力処理やアクチュエータの駆動制御を行うことができる。
【００４２】
また、請求項２の発明の制御装置は、請求項１の制御装置において、上記入力処理用マイコンに動力電源と絶縁されたアクチュエータを制御する機能を持たせることによって、制御用マイコンのソフトウェアを変更することなく、動力電源と絶縁されたアクチュエータに関する仕様を変更でき、ソフトウェアの開発工数を削減することができる。
【００４３】
また、請求項３の発明の制御装置は、請求項１または２の制御装置において、上記入力処理用マイコンにオプション機能部を制御する機能を持たせることによって、制御用マイコンのソフトウェアを変更することなく、機能を追加でき、ソフトウェアの開発工数を削減することができる。
【００４４】
また、請求項４の発明の制御装置によれば、制御用マイコンとオプション機能用マイコンとを絶縁型通信回路で絶縁すると共に、上記制御用マイコンにこの制御装置を用いる機器の基本制御を集約し、オプション機能用マイコンによりオプション機能部を制御することによって、動力電源と製品外郭とを確実に絶縁しつつ、センサの検出精度や追従性の低下を防ぎ、簡単な構成でかつ低コストでセンサの入力処理やアクチュエータの駆動制御を行うことができる。
【００４５】
また、請求項５の発明の空気調和機によれば、請求項１乃至３のいずれか１つの制御装置を用いることによって、動力電源と製品外郭とを確実に絶縁しつつ、センサの検出精度や追従性の低下を防ぎ、簡単な構成でかつ低コストでオプション機能部やアクチュエータの駆動制御を行う空気調和機を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１はこの発明の第１実施形態の制御装置を含む機器の要部の概略構成図である。
【図２】  図２はこの発明の第２実施形態の制御装置を含む機器の要部の概略構成図である。
【図３】  図３はこの発明の第３実施形態の制御装置を含む機器の要部の概略構成図である。
【図４】  図４はこの発明の第４実施形態の制御装置を含む機器の要部の概略構成図である。
【図５】  図５はこの発明の第５実施形態の空気調和機の制御装置を含む要部の概略構成図である。
【図６】  図６は従来の空気調和機の制御装置を含む要部の概略構成図である。
【図７】  図７は従来の他の空気調和機の制御装置を含む要部の概略構成図である。
【図８】  図８は従来の他のもう１つの空気調和機の制御装置を含む要部の概略構成図である。
【符号の説明】
１,３１…主マイコン、
２,２Ａ,２Ｂ,２Ｃ,３２…補助マイコン、
３,３３…絶縁型通信回路、
１１,１３…モータ、
１２,４３…サーミスタ、
４１…圧縮機、
４２…ファン、
４４…電動弁、
５１…加湿機、
５２…除湿機。
【図１】
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【図２】
0004407025.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0004407025.tif 000006
【図６】
0004407025.tif 000007
【図７】
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【図８】
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