(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源（１１）に接続され、前記交流電源に基づいて得られる直流電流を出力する制御用電源回路（１５）を備えた空気調和機において、
前記制御用電源回路には、半導体集積回路としての所定の三端子レギュレータ（１６）が使用された定電流回路（２０）が接続され、
外部に対して所望の制御信号を送信する制御ユニット（１４ａ）と前記定電流回路（２０）との間に、前記制御ユニットに電流が流れないときに前記定電流回路からの定電流を逃がすためのツェナーダイオード（２７）が接続されたことを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
請求項１に記載の空気調和機であって、
前記三端子レギュレータ（１６）は、前記制御ユニット（１４ａ）に対し、前記制御信号に相当するパルス電流を流すことを特徴とする空気調和機。
【請求項３】
請求項２に記載の空気調和機であって、
前記制御ユニット（１４ａ）は、前記パルス電流に基づいて前記制御信号を送信する送信部（１９ａ）を有することを特徴とする空気調和機。
【請求項４】
請求項３に記載の空気調和機であって、
前記制御ユニット（１４ａ）は、前記制御信号を受信する受信部（１８ａ）を更に有することを特徴とする空気調和機。
【請求項５】
請求項４に記載の空気調和機であって、
前記制御ユニット（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ）は複数設けられ、
前記複数の制御ユニットは直列に接続されたことを特徴とする空気調和機。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の空気調和機であって、
前記三端子レギュレータ（１６）は、入力端子（Ｉｎ）、出力端子（Ｏｕｔ）及びロー端子（Ｌｏ）の三個の端子を有して、前記ロー端子の電圧を基準に前記入力端子に入力される電圧を前記出力端子に出力する電圧に変換するようにされ、
前記入力端子は前記制御用電源回路（１５）に接続され、
前記ロー端子は、外部に対して所望の制御信号を送信する制御ユニット（１４ａ）の受信部（１８ａ）または送信部（１９ａ〜１９ｃ）に接続され、
前記定電流回路（２０）は、
前記三端子レギュレータと、
前記三端子レギュレータの前記出力端子と前記制御ユニットとの間に介装されて前記出力端子から流出する電流を制限する電流制限抵抗（２６）と
を備える空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、交流電源に接続される整流器と、この整流器に接続されて所定の負荷に対する駆動電圧を出力するインバータとを備える空気調和機にあって、外部に対して所望の制御信号を送信する制御ユニットの受信部に、整流器から出力される電流よりも低い定電流を出力する制御用電源回路を備えた空気調和機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な空気調和機においては、圧縮機等の所定の負荷Ｍを駆動するための回路として図６に示したような駆動回路１が使用される。この駆動回路１では、三相商用電源２から与えられる三相（Ｒ相、Ｓ相及びＴ相）の交流電圧を整流器３で直流電圧に変換し、この直流電圧を逆変換器としての三相インバータ４で所望の三相の駆動電圧に変換して負荷Ｍに出力するようになっている。整流器３と三相インバータ４との間には大容量の平滑コンデンサ５が付設され、この平滑コンデンサ５によって整流器３から出力される直流電圧を平滑化するようになっている。
【０００３】
ところで、近年では需要者のニーズが多様化しており、空気調和機においても、多様なニーズに対応すべく、温度調整及び風力調整等の制御が複雑化している。これに伴って、例えば室外機の制御部、ファン及びコンプレッサ等の複数の制御ユニット間で様々な制御信号の通信が行われるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、空気調和機において、複数の制御ユニット間で制御信号の通信を行う場合、その制御ユニットで通信用の制御信号を生成するための電源供給は、耐用電圧レベルの制限により、図６に示したような駆動回路１の整流器３及び三相インバータ４から切り離された制御用電源回路５（図７）を通じて行われる。
【０００５】
具体的に、制御用電源回路５では、図７の如く、三相商用電源２のうちのいずれか二相（例えばＲ相及びＳ相）から引き出された交流電圧の電圧レベルを、所定の変圧器（トランス）６で降圧した後、ダイオードブリッジ７で直流電圧に変換し、これを平滑化コンデンサ８で平滑化して、通信用の電源電流を所定の制御ユニット（第１の制御ユニット）９ａに供給するようになっている。尚、この場合は、各制御ユニット９ａ〜９ｃが直列に接続された状態で、同等の制御信号を順次送りに送信するようになっている。即ち、制御用電源回路５から電源電流を供給された制御ユニット（第１の制御ユニット）９ａは、この制御用電源回路５からの電源電流を用いて所望の制御信号を生成した後、この制御信号を他の制御ユニット（第２の制御ユニット）９ｂに対して送信し、これに対応して、第２の制御ユニット９ｂがさらに他の制御ユニット（第３の制御ユニット）９ｃに制御信号を送信するようにしている。
【０００６】
ところで、制御用電源回路５には、各制御ユニット９ａ〜９ｃ間で送信する制御信号の電流値を安定化させるための定電流回路が設置することが望ましい（図７では図示省略）。一般に、各制御ユニット９ａ〜９ｃ間で通信される制御信号は定電流回路を用いて１０ｍＡ程度の定電流に設定される。しかしながら、所定の基板上に多くの電子部品を搭載して回路構成された定電流回路は、大きな回路面積を必要とすることになり、回路の省面積の要請に対して一定の限界を画することにつながる。したがって、制御ユニット９ａに対して定電流を供給する回路として面積効率を向上するための技術が待望されていた。
【０００７】
そこで、この発明の課題は、制御ユニット同士の通信のために交流電圧を一定の低い定電流に変換する制御用電源回路を備えた空気調和機において、その回路全体として面積効率を向上し得る空気調和機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、請求項１に記載の発明は、交流電源（１１）に接続されて所定の負荷（Ｍ）に対する駆動電圧を出力するインバータ（１３）を有する空気調和機にあって、外部に対して所望の制御信号を送信する制御ユニット（１４ａ）の受信部（１８ａ）に、前記交流電源（１１）に基づいて得られる直流電流を出力する制御用電源回路（１５）を備えた空気調和機において、前記制御用電源回路と前記制御ユニットとの間に、半導体集積回路としての所定の三端子レギュレータ（１６）が使用された定電流回路（２０）が介装されたものである。そして外部に対して所望の制御信号を送信する制御ユニット（１４ａ）と前記定電流回路（２０）との間に、前記制御ユニットに電流が流れないときに前記定電流回路からの定電流を逃がすためのツェナーダイオード（２７）が接続されたものである。
【０００９】
請求項６に記載の発明は、前記三端子レギュレータ（１６）は、入力端子（Ｉｎ）、出力端子（Ｏｕｔ）及びロー端子（Ｌｏ）の三個の端子を有して、前記ロー端子の電圧を基準に前記入力端子に入力される電圧を前記出力端子に出力する電圧に変換するようにされ、前記入力端子は前記制御用電源回路（１５）に接続され、前記ロー端子は、前記制御ユニット（１４ａ）の前記受信部（１８ａ）に接続され、前記定電流回路（２０）は、前記三端子レギュレータと、前記三端子レギュレータの前記出力端子と前記制御ユニットとの間に介装されて前記出力端子から流出する電流を制限する電流制限抵抗（２６）とを備えるものである。
【００１１】
【作用】
この発明では、交流電源に基づいてインバータで駆動電圧に変換して負荷を駆動する。この際、交流電源からの交流電圧を制御用電源回路で直流電流に変換し、この直流電流を半導体集積回路としての三端子レギュレータを使用した定電流回路によって定電流に変換して制御ユニットの受信部に与える。これにより、三端子レギュレータを半導体集積回路で構成したことにより回路全体の面積効率を向上しながらも、制御ユニットに対して安定した定電流を容易に出力できる。
【００１２】
そして、定電流回路と制御ユニットとの間に、制御ユニットに電流が流れないときに定電流回路からの定電流を逃がすためのツェナーダイオードを接続しているので、定電流回路の三端子レギュレータから見て、制御ユニットに電流が流れ出る場合にその電流を三端子レギュレータから電流制限抵抗を通じて出力する一方、制御ユニットに電流が流れない場合には、三端子レギュレータから電流制限抵抗を通じてツェナーダイオードに対して電流を出力する。この際、制御ユニットに流れる場合の電流とツェナーダイオードに流れる場合の電流とは定電流回路によって常に定電流が保持されるので、三端子レギュレータから出力される電流の値は常に一定の値になり、三端子レギュレータからの出力電流に立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジが現れることがなくなる。したがって、方形波のエッジに対する三端子レギュレータの応答速度が鈍くても、この応答時間の遅れを気にすることなく制御ユニットの制御信号をオンオフすることが可能となり、周波数の高い制御信号を生成する場合にも、パルス波の欠損などの事態を防止できるという効果がある。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の一の実施の形態に係る空気調和機を示すブロック図である。この空気調和機は、図６に示された駆動回路１を備えている。三相商用電源２から与えられる三相（Ｒ相、Ｓ相及びＴ相）の交流電圧は整流器３で直流電圧に変換され、更にこの直流電圧が三相インバータ４で所望の三相の駆動電圧に変換されて負荷Ｍに与えられる。この際に、平滑コンデンサ２８は整流器３から出力された脈流状の直流電圧を平滑化して三相インバータ４に与える。その一方、これと併行して、三相商用電源２の交流電圧を用いて複数の制御ユニット１４ａ〜１４ｃ間の通信用の電源供給を行う。即ち、三相商用電源２のいずれか二相（例えばＲ相及びＳ相）の交流電圧を制御用電源回路１５で降圧し且つ整流化した後、この整流化された電流を三端子レギュレータ１６及び電流制限抵抗２６を通じて定電流として出力する。この定電流を用いて制御ユニット１４ａ〜１４ｃ間の通信用の制御信号が生成される。
【００１４】
制御ユニット１４ａ〜１４ｃは、例えばある空気調和機の備える室外機の駆動用制御回路、送風機の送風制御回路及び圧縮機（コンプレッサ）の駆動用制御回路等であり、各制御ユニット１４ａ〜１４ｃが、任意の制御信号を受信する受信部１８ａ〜１８ｃと、制御信号を他の制御ユニット１４ａ〜１４ｃに送信する送信部１９ａ〜１９ｃをそれぞれ備えている。これらの受信部１８ａ〜１８ｃ及び送信部１９ａ〜１９ｃはそれぞれ一般的なフォトカプラが使用されて、制御信号上に重畳されるノイズを除去するようになっている。これらの制御ユニット１４ａ〜１４ｃの通信用の制御信号としては、１０ｍＡ程度の電流をオンオフすることにより生成される。そして、各制御ユニット１４ａ〜１４ｃは直列に接続されており、具体的には、第１の制御ユニット１４ａの送信部１９ａが第２の制御ユニット１４ｂの受信部１８ｂに接続され、第２の制御ユニット１４ｂの送信部１９ｂが第３の制御ユニット１４ｃの受信部１８ｃに接続されている。
【００１５】
制御用電源回路１５は、図２に示したように、三相商用電源２から出力される二相（例えばＲ相及びＳ相）の交流電圧の電圧レベルを変圧器（トランス）２１で降圧し、この変圧器２１で降圧された交流電圧をダイオードブリッジ２２によって直流電圧に変換した後、このダイオードブリッジ２２から出力される脈流状の直流電圧を平滑化コンデンサ２３ａで平滑化するようになっている。この際、平滑化コンデンサ２３ａと並列に設けられた積層セラミックコンデンサ２３ｂは直流電圧のノイズを除去する。そして、制御用電源回路１５から出力される直流電圧は、三端子レギュレータ１６及び電流制限抵抗２６によって定電流化されて、ツェナーダイオード２７及び第１の制御ユニット１４ａに出力される。
【００１６】
三端子レギュレータ１６は、図３に示すように入力端子Ｉｎ、出力端子Ｏｕｔ及びロー端子Ｌｏの３本の接続端子を有する半導体集積回路（ＩＣ）であって、このうちのロー端子Ｌｏに入力された電圧を基準電位として、この基準電位を基準に、入力端子Ｉｎに入力された電圧を出力端子Ｏｕｔに出力する電圧に変換するようになっている。このうちの入力端子Ｉｎは、図２のように制御用電源回路１５の出力端子２５に接続され、出力端子Ｏｕｔは、電流制限抵抗２６を介して第１の制御ユニットの受信部１８ａに接続される。そして、三端子レギュレータ１６のロー端子Ｌｏは、電流制限抵抗２６と第１の制御ユニット１４ａの受信部１８ａとの接続点に接続されることで、三端子レギュレータ１６のロー端子Ｌｏと出力端子Ｏｕｔ間の電圧を一定に保とうとする働きによって、電流制限抵抗２６で規定される一定の電流を出力することができる。これにより、三端子レギュレータ１６及び電流制限抵抗２６は第１の制御ユニット１４ａに定電流を出力する定電流回路２０として機能する。
【００１７】
ここで、この三端子レギュレータ１６は、出力端子Ｏｕｔからの出力電圧を定常状態に安定化する点で有効であるが、例えば第１の制御ユニット１４ａに流れる電流を、図４中の実線で示したようなパルス波のような立ち上がりエッジＥ１及び立ち下がりエッジＥ２を有するオンオフ信号の波形のものとして実現しようとする場合、三端子レギュレータ１６では応答速度が迅速でなく、このために実際に三端子レギュレータ１６から出力される電流は、図４中の破線で示したように、立ち上がりエッジＥ１ａ及び立ち下がりエッジＥ２ａが斜めに現れることになる。このように、電流のオンオフ切り換えに対して三端子レギュレータ１６の応答速度が鈍い場合、各波形のパルス幅Ｐｗが長ければ、この波形の電流を受信する第１の制御ユニット１４ａの受信部（フォトカプラ）１８ａで光電変換を行うなどして、第１の制御ユニット１４ａ内でパルス状の方形波に整形することが可能である。しかしながら、図５のように予定したパルス幅Ｐｗが極めて短い場合は、三端子レギュレータ１６の応答速度が鈍いことから各エッジＥ１ａ，Ｅ２ａが斜めになり、よって一定未満の振幅Ｐｔしか得られないことになり、第１の制御ユニット１４ａの受信部１８ａにおいてパルス波形に整形できない事態が生じ得る。
【００１８】
このような事態を防止するため、第１の制御ユニット１４ａに対して並列にツェナーダイオード２７を接続し、第１の制御ユニット１４ａに電流を与えない場合には必ずツェナーダイオード２７に電流を逃がすようにして、三端子レギュレータ１６から常に電流が流れ出るようになっている。
【００１９】
この際、第１の制御ユニット１４ａ内の図示しないスイッチング素子をオンにするなどして、当該第１の制御ユニット１４ａに電流Ｉａが流れ出る場合（図４中の実線のＨｉｇｈレベルの部分）には、当該第１の制御ユニット１４ａとツェナーダイオード２７に印加される電圧Ｖｏは、ツェナーダイオード２７のツェナー電圧より低くなるように設定される。したがって、ツェナーダイオード２７に電流が流れ出ることはない。
【００２０】
一方、受信部１８ａ内の図示しない所定のスイッチング素子をオフにするなどして第１の制御ユニット１４ａに対する電流が遮断されたとき（図４中の実線のＬｏｗレベルの部分）には、第１の制御ユニット１４ａに電流が流れ出ないため、ツェナーダイオード２７に印加される電圧Ｖｏがツェナー電圧より高くなり、よってツェナーダイオード２７に電流Ｉｂが流れ出る。ツェナーダイオード２７に電流が流れ出るときには、その抵抗値は制御ユニット１４ａの受信部１８ａの抵抗値よりも非常に小さいので、この電流Ｉｂは、定電流回路２０が常に定電流を出力することから、第１の制御ユニット１４ａに電流が流れるときの電流Ｉａの値に等しくなる。例えば、三端子レギュレータ１６の出力する定電流の値が１０ｍＡである場合には、両電流Ｉａ，Ｉｂの値は１０ｍＡとなる。即ち、この実施の形態においては、第１の制御ユニット１４ａに電流Ｉａが流れ出るときには、ツェナーダイオード２７には電流が全く流れない一方、受信部１８ａ内の図示しない所定のスイッチング素子をオフにするなどして第１の制御ユニット１４ａに対する電流が遮断されたときには、ツェナーダイオード２７に電流Ｉｂ（＝Ｉａ）が流れるようになっており、これにより三端子レギュレータ１６から出力される電流が、常に同等の電流（Ｉａ＝Ｉｂ）に固定されるようになっている。
【００２１】
これにより、三端子レギュレータ１６からの出力電流に立ち上がりエッジ（図４及び図５中の符号Ｅ１ａ参照）及び立ち下がりエッジ（図４及び図５中の符号Ｅ２ａ参照）が現れることがなく、方形波のエッジＥ１，Ｅ２に対する三端子レギュレータ１６の応答速度が鈍くても、この応答時間の遅れを気にすることなく第１の制御ユニット１４ａの制御信号をオンオフすることが可能となる。したがって、周波数の高い制御信号を生成する場合にも、パルス波の欠損（図５参照）などの事態を防止できる利点がある。
【００２２】
また、半導体集積回路としての三端子レギュレータ１６を用いて定電流回路２０を形成しているので、三端子レギュレータ１６の組付けが極めて容易になり、しかも回路全体としての面積効率を向上できる利点がある。
【００２３】
尚、上記実施の形態では、第１の制御ユニット１４ａの受信部１８ａに対して電流制限抵抗２６を介して三端子レギュレータ１６を接続していたが、各制御ユニット１４ａ〜１４ｃの送信部１９ａ〜１９ｃに接続してもよい。
【００２４】
【発明の効果】
この発明によれば、交流電源からの交流電圧を整流器で直流電圧に変換し、インバータで駆動電圧に変換して負荷を駆動する空気調和機にあって、整流器から出力される電流よりも低い直流電流を制御用電源回路から出力し、この直流電流を半導体集積回路としての三端子レギュレータを使用した定電流回路によって定電流に変換して制御ユニットの受信部に与えるようにしているので、制御ユニットに対して安定した定電流を容易に出力しつつ、この三端子レギュレータを半導体集積回路で構成したことにより回路全体の面積効率を向上できる。
【００２５】
そして、定電流回路と制御ユニットとの間に、制御ユニットに電流が流れないときに定電流回路からの定電流を逃がすためのツェナーダイオードを接続しているので、定電流回路の三端子レギュレータから見て、制御ユニットに電流が流れ出る場合にその電流を三端子レギュレータから電流制限抵抗を通じて出力する一方、制御ユニットに電流が流れない場合には、三端子レギュレータから電流制限抵抗を通じてツェナーダイオードに対して電流を出力する。この際、制御ユニットに流れる場合の電流とツェナーダイオードに流れる場合の電流とは定電流回路によって常に定電流が保持されるので、三端子レギュレータから出力される電流の値は常に一定の値になり、三端子レギュレータからの出力電流に立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジが現れることがなくなる。したがって、方形波のエッジに対する三端子レギュレータの応答速度が鈍くても、この応答時間の遅れを気にすることなく制御ユニットの制御信号をオンオフすることが可能となり、周波数の高い制御信号を生成する場合にも、パルス波の欠損などの事態を防止できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一の実施の形態に係る空気調和機を示すブロック図である。
【図２】制御用電源回路、定電流回路、ツェナーダイオード及び制御ユニットを示すブロック図である。
【図３】三端子レギュレータの外観を示す正面図である。
【図４】制御ユニットに流れる電流の波形の例を示す図である。
【図５】制御ユニットに流れる電流の波形の例を示す図である。
【図６】一般的な空気調和機の基本構成を示す等価回路図である。
【図７】従来の制御用電源回路及び制御ユニットを示すブロック図である。
【符号の説明】
１１  三相商用電源，１２  整流器，１３  三相インバータ，１４ａ，１４ｃ制御ユニット，１５  制御用電源回路，１６  三端子レギュレータ，１８ａ，１８ｃ  受信部，１９ａ，１９ｃ  送信部，２０  定電流回路，２１  変圧器，２２  ダイオードブリッジ，２３ａ  平滑化コンデンサ，２６  電流制限抵抗，２７  ツェナーダイオード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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