信号传输方法

专利名称：信号传输方法
技术领域：
本发明涉及室内外分离配置设备、互相交换控制信号以实现功能 的空调机、信号传输方法以及空调机的信号传输方法。
背景技术：
现有的空调机的构成为在分割为室内单元和室外单元的空调机 的气体侧制冷剂管路和液体侧制冷剂管路各自的室内单元侧、室外单 元侧设置电气绝缘装置，连接室内单元的控制基板和气体侧制冷剂管 路以及液体侧制冷剂管路，另外连接室外单元的控制基板和气体侧制 冷剂管路以及液体侧制冷剂管路，把气体侧以及液体侧的制冷剂管路 作为室内单元和室外单元的控制信号的通信介质使用。(参照专利文 献1)专利文献l:特开平6-2880 (权利要求1，图1,图2)但是，现有的空调机，有必要使作为通信介质的制冷剂管路、室内单元、和室外单元之间绝缘，装置结构变得规模大而且复杂，这是一个问题。特别地，对于已经安装的空调机，即使要使用现有的空调机的传 送方式，但是因为绝缘作业非常困难而且复杂，在现实中几乎不能使 用。另外，如果要把现有的传送方式用于已经在大楼或者住宅中安装 的空调机，则需要使作为通信介质的制冷剂管路、室内单元和室外单元之间绝缘，必须把制冷剂管路两端附近的钢管路更换为电气绝缘装 置。再有，像大楼空调系统那样、制冷剂管路如果很长，则因为有可 能从管路支持部混入电噪声，对于两端以外的部分，也必须进行电气 绝缘处理。发明内容本发明为解决所涉及的课题提出，其目的在于，以非常简单的结 构提供一种在室内外设备之间进行信号传输的空调机。另外，其目的 在于不伴随困难而且复杂的操作，提供一种能够简单地把已经安装的 管路作为通信介质使用的信号传输方法。涉及本发明的空调机，具有连接制冷剂管路的一端的室内单元、 和连接制冷剂管路的另 一端的室外单元，其特征在于具有信号耦合部， 它在制冷剂管路的两端部分别设置，在向制冷剂管路耦合交流控制信 号的同时，对于交流电气信号起规定的阻抗的作用。涉及本发明的空调机，因为在制冷剂管路的两端部分别设置有信 号耦合部，所以能够在制冷剂管路上形成对于交流电信号起规定阻抗 作用的传送路径。其结果是，不需要现有技术那样的电气绝缘装置， 能够以简单的装置结构发挥在室内单元和室外单元之间进行信号传输 这样优良的效果。另外，在已经安装的制冷剂管路上，仅安装例如由环状磁心和连 接端子組成的信号耦合部就可以作为通信介质利用。其结果，无需把 制冷剂管路的两端附近的钢管路更换为电气绝缘装置的操作，发挥能 够把已经安装的制冷剂管路作为通信介质而利用这样的优良的效果。


图l是表示本实施方式的空调机的结构的框图。图2A是表示第一实施方式的信号耦合电路的原理的框图，图2B 是表示磁心构造的截面图。图3是表示第一实施方式的耦合夹具(cramp)的构造的图。图4是表示关闭第一实施方式的耦合夹具的状态的图。图5是表示第一实施方式的信号耦合部的具体例子的图。图6A是表示笫二实施方式的信号耦合电路的原理的框图。图6B是表示磁心构造的截面图。图7是表示第二实施方式的信号耦合电路的具体例子的图。图8是表示第二实施方式的信号耦合电路的另一具体例子的图。图9是用于说明使用图8所示的信号耦合电路的传送路径的系统结构图。图IO是表示第三实施方式的信号耦合电路的原理的框图。 图11是表示液体侧管路3以及气体侧管路4的端部的图。 图12是表示离开短路终端的距离1处的阻抗的曲线图。 图13是表示第三实施方式的信号耦合电路的具体例子的图。 图14是表示第四实施方式的空调机的结构的框图。 图15是表示笫四实施方式的室内单元内的信号分配电路的细节 的框图。图16是表示第四实施方式的耦合器的静电耦合方法的说明图。 图17是表示第四实施方式的耦合器的感应耦合方法的说明图。 图18是表示使用第四实施方式的空调机的家电设备网络系统的框图.图19是表示第五实施方式的空调机的结构的框图。 图20是表示笫五实施方式的室内单元的天线和制冷剂管路的结 合的具体的例子的图。图21是表示使用笫五实施方式的空调机的系统结构的一例的框图。图22是表示第五实施方式的空调机的另一结构的框图。 图23是表示第五实施方式的耦合器的静电耦合方法的具体的结 构例的图。图24是表示第五实施方式的耦合器的感应耦合方法的具体的结构例的图。
具体实施方式
第一实施方式图l是表示本实施方式的空调机的结构的框图。在该图中，室外单元1和室内单元2，其间夹持外壁IO，经由气 体侧制冷剂管路3和液体侧制冷剂管路4连接。室内单元2的构成包括室内单元制冷剂回路8、室内单元控制 电路9和信号耦合电路(信号耦合部)7。另外，室内单元控制电路9， 把交流信号作为媒介来交换控制信号，从室内单元控制电路9输出的 交流控制信号，经由信号耦合电路7、以气体侧制冷剂管路3或者液 体侧制冷剂管路4或者双方的管路作为介质，向室外单元传送。室外单元l的构成包括室外单元制冷剂回路5、室外单元控制 电路6和信号耦合电路(信号耦合部)7。另外，室外单元控制电路6， 和室内单元控制电路9同样地，把交流信号作为媒介来交换控制信号， 由室外单元控制电路6输出的交流控制信号，经由信号耦合电路7向 气体侧制冷剂管路3或者液体侧制冷剂管路4或者双方的管路耦合， 向室内单元2传送。图2A是表示本实施方式的信号耦合电路7的原理的框图。这里 以室外单元1为例进行说明。室外单元制冷剂回路5由金属材料构成， 液体侧管路3和气体侧管路4，在电气上通过室外单元制冷剂回路7 短路。如图2B所示，在由磁性材料构成的环状的磁心11的中心部， 通过分别插装液体侧管路3以及气体侧管路4，构成匝数1的电感。 例如，在内半径R1、外半径R2、高h和导磁率n的螺线管路的情况 下，自感L为<formula>formula see original document page 6</formula>，对于频率f的交流信号，具有<formula>formula see original document page 6</formula>的电感。因此，对于室外单元控制电路6发送的交流控制信号，通过使液体侧管路3以及气体侧管路4贯通的磁心11的作用，在室外 单元制冷剂回路5侧，形成以2*Z的阻抗终结的传送路径。图3是表示作为信号耦合电路7的一个具体例子的耦合夹具12 的图。耦合夹具12具有把环状磁心11沿中心轴线2分割的部分磁心 片11a和耦合来自室外机控制电路6的交流控制信号的连接端子13。 另外，连接端子13具有在部分磁心片lla的长度方向一个端面的管路 插装部分上设置的金属性的接触部13a和用于连接室外单元控制电路 6的交流控制信号的连接部13b。耦合夹具12构成为可开闭式，如图4所示，能够在组合部分磁 心片lla的状态下关闭。此时，通过把液体侧管路3或者气体侧管路 4的金属部夹在部分磁心片lla的中心部中，形成在图2中说明的电 感.于是，耦合夹具12的连接部13b成为向各管路输入交流控制信号 的注入部。图5是表示室外单元1的管路连接部的图，使用图3所示的耦合 夹具12，表示在液体侧管路3以及气体侧管路4上耦合交流控制信号 的具体例。如图5所示，在室外单元l中，通过和现有技术中说明的 空调机同样地连接液体侧管路3和气体侧管路4，把电气连接到来自 室外单元控制电路6的控制信号电缆l6上的耦合夹具l2从上面覆盖 和安装在液体侧管路3以及气体侧管路4的金属部内，形成图l所示 的信号耦合电路7。在室外单元制冷剂回路5上连接的液体侧管路3以及气体侧管路 4,用泡沫氨基甲酸酯等绝缘材料形成的绝热材料覆盖，向室内单元2 敷设。另外同样地，如图1所示，通过在室内单元2的室内单元制冷 剂回路8的管路连接部上也用和室外单元1同样的方法，把耦合夹具 12从上面覆盖和安装在各管路内，形成信号耦合电路7。这样，通过在液体侧管路3以及气体侧管路4上安装耦合夹具12， 形成以交流方式按规定的阻抗终结两端的、互相绝缘的并行线路。通 过该线路，室外单元控制电路6以及室内单元控制电路9互相收发控 制信号，室外单元1和室内单元2成对地执行空调运行。如上所述，根据本方式，空调机的制冷剂管路作业对现有技术的方法不需要进行任何变更，仅安装耦合夹具12就能够容易地把制冷剂 管路作为传送路径使用，能够实现易于施工、无控制配线作业的空调 机。第二实施方式下面说明第二实施方式的空调机。图6A、 6B是表示第二实施方 式的信号耦合电路7的原理的框图。此外，对于和第一实施方式相同 或者同等的构成部分赋予相同的符号，省略其说明。在图6A中，以室外单元l为例说明。室外单元制冷剂回路5用 金属材料构成，与室外单元1的接地线连接端子电气连接。因此，液 体侧管路3和气体侧管路4,通过室外单元制冷剂回路5电气连接接 地连接端子。另外， 一般地室外单元1实施接地配线作业。即使在原 样不变的状态下向液体侧管路3或者气体侧管路4耦合直接信号，在 接地阻抗低的情况下，耦合损失大，不能期望向管路传输信号。如图6B所示，通过在用磁性材料构成的环状磁心11的中心部分 别插装液体侧管路3或者气体侧管路4，构成匝数1的电感。例如， 在内半径R1、外半径R2、高h和导磁率n的螺线管路的情况下，自 感L为<formula>formula see original document page 8</formula>，对于频率f的交流信号，具有<formula>formula see original document page 8</formula>的电感。因此，对于室外单元控制电路6发送的交流控制信号， 通过贯通液体侧管路3以及气体侧管路4的磁心11的作用，在室外单 元制冷剂回路5侧，形成以Z的阻抗接地的传送路径。图7是表示室外单元1的管路连接部的图，使用图3所示的耦合 夹具12，表示向液体侧管路3或者气体侧管路4耦合交流控制信号的 具体例.为简化说明，对于向气体侧管路4耦合信号进行说明。如图 7所示，在室外单元l上，和在现有技术中说明的空调机同样地连接 液体侧管路3和气体侧管路4，把与来自室外机控制电路6的控制信号同轴电缆17的中心导体电气连接的耦合夹具12从上面覆盖和安装 在气体侧管路4的金属部内。另外，控制信号同轴电缆17的外导体， 通过在气体侧管路4的绝热材料表面上连接以导电材料只覆盖规定宽 度的波激励部18，形成图1所示的信号耦合电路7。同样地，如图l所示，在室内单元2的制冷剂回路8的管路连接 部上也用和室外单元1同样的方法把耦合夹具12从上面覆盖和安装在 气体侧管路4上，同时在波激励部18上连接控制信号同轴电缆17的 外导体，形成信号耦合电路7。在这样的方式中，如从室外单元控制电路6发送交流控制信号， 则在气体侧管路4的表面和波激励部18之间生成电磁场，该电磁场在 气体侧管路4的表层传播。因为由于耦合夹具12的自感，对于接地具 有规定的阻抗，所以激励电流不会被地全部吸收，注入损失也被抑制 的低，在气体侧管路4的表层传播的电磁场，到达室内单元2侧的信号 耦合电路7，在连接激励部18和耦合夹具12的控制信号同轴电缆17 上生成电信号。该电信号由室内单元控制电路9接收，进行通信。关 于从室内单元2到室外单元1的通信，将信号收发的动作反过来同样 地实施。如上所述，根据本方式，空调机的制冷剂管路作业，在现有技术 的方法中不需要任何变更，在安装耦合夹具12的同时，仅在管路表面 安装波激励部18，能够容易地把制冷剂管路作为传输路径使用，可以 实现施工容易、没有控制配线作业的空调机。另外，在本实施方式中，说明了向气体侧管路4耦合交流控制信 号的情况，但是，向液体侧管路3或者两管路上耦合信号，也能够得 到同样的效果，图8是表示室外单元1的管路连接部的图，表示使用图3所示的 耦合夹具12，向液体侧管路3或者气体侧管路4上耦合交流控制信号 的第二具体例。为简化说明，对于向气体侧管路4上耦合信号进行说 明.如图8所示，在室外单元1上和现有技术中说明的空调机同样地连接液体侧管路3和气体侧管路4，把电气连接来自室外机控制电路6 的控制信号同轴电缆17的中心导体的耦合夹具12从上面覆盖和安装 在气体侧管路4的金属部。另外，通过在室外单元制冷剂回路5上连 接控制信号同轴电缆17的外导体，形成信号耦合电路7。同样地，在室内单元2的制冷剂回路8的管路连接部上也用和室 外单元1同样的方法、把耦合夹具12从上面覆盖和安装在气体侧管路 4上，同时在室内单元制冷剂回路8上连接控制信号同轴电缆17的外 导体，形成信号耦合电路7。室内单元2， 一般在顶棚的建筑物结构部件19 (钢筋骨架等)上 通过金属制的锚等悬桂设置。另外，在室外单元l中，通过建筑物结 构部件19接地，或者通过静电耦合等使接地线和结构部件耦合。因此， 如图9所示，把建筑物结构19作为共通线，形成以耦合夹具12的阻 抗终结的、将气体侧管路4用作电线的传输线路。在这样的形态中，因为以气体侧管路4、耦合夹具U和建筑物结 构部件19形成电信号的回路，所以如果从室外单元控制电路6发送交 流控制信号，则该交流控制信号通过气体侧管路4向室内单元2传送。 室内单元控制电路9接收该交流控制信号，进行通信。关于从室内单 元2到室外单元1的通信，将信号收发的动作反过来同样地实施。如上所述，根据本方式，空调机的制冷剂管路作业对现有技术的 方法不需要进行任何变更，仅安装耦合夹具12就能够容易地把制冷剂 管路作为传送路径使用，能够实现易于施工、无控制配线作业的空调 机0另外，在本实施方式中，说明了向气体侧管路4耦合交流控制信 号的情况，但是，在液体侧管路3或者两管路上耦合信号，也能够得 到同样的效果.笫三实施方式下面说明第三实施方式的空调机。图10是表示第三实施方式的 信号耦合电路7的原理的框图。此外，对于和笫一实施方式相同或者 同等的构成部分赋予相同的符号，省略其说明。在图10中以室外单元1为例进行说明。室外单元制冷剂回路5 用金属材料构成，液体侧管路3和气体侧管路4通过室外单元制冷剂 回路5被电气短路。如果把室外单元制冷剂回路5作为短路终端(制 冷剂管路引出部)，把液体侧管路3以及气体侧管路4作为并行线路， 则在距短路终端的距离l处的阻抗，如图11、 12所示的公式以及曲线图所示，原理上随距离l在0 oo的范围内变化。例如，如果选择使用距离1的交流控制信号的波长的1/4，则成为无限大，可以视为气体侧 管路4和液体侧管路3是绝缘的配线。这里，在使用lGHz的频率的 情况下，因为波长为30cm，所以可以取离短路终端的距离1为i5cm。图13是表示室外单元1的管路连接部的图，表示具体化图10的 图的例子。对应交流控制信号的频率，通过在波长的1/4的距离1处 连接液体侧管路3以及气体侧管路4，可以把两管路作为传输线使用。通过该线路，室外单元控制电路6以及室内单元控制电路9互相 收发控制信号，室外单元1和室内单元2成对地执行空调运行。如上所述，根据本方式，空调机的制冷剂管路作业对现有技术的 方法不需要进行任何变更，仅在距室外单元制冷剂回路5是交流控制 信号的波长的1/4位置处耦合信号，便能够容易地把制冷剂管路作为 .传输路径使用，能够实现易于施工、无控制配线作业的空调机。此外，在这里假定单一的频率，但是即使控制信号的频带具有规 定的带域，根据通信方式也能够吸收根据频率的传输路径特性，供电 点的距离在使用的频带内，也可以取近似l/4波长。再有，说明了室外单元1和室内单元2分別是一台的情况，但是 像大楼空调系统(建筑物多空调机)那样，可以是在一台室外单元1 上连接多台室内单元2的结构，也可以是反过来的结构。在这种情况 下，可以使用制冷剂管路构建网络系统。此外，在第一到第三实施方式中，说明了使用空调机的制冷剂管 路的信号传输方法，但是这样的信号传输方法不限于制冷剂管路。只 要是以能够传输交流电信号的导电材质制成的管路均可。例如也可以 使用水管路、煤气管路、使用风扇线围单元等的供热水系统的供热水管路、FF式暖气机的管路等。通过使用已安装在建筑物或者住宅中的 这样的管路能够容易地构建网络系统。 第四实施方式图14是表示本实施方式的空调机的结构的框图。图中室内单元22和室外单元23，其间夹着外壁21，通过气体侧 制冷剂管路24和液体侧制冷剂管路25连接。室内单元22的构成包括室内单元制冷剂回路27、室内单元控 制电路28、信号分配电路29和室内天线30。另外，室内单元控制电 路28以电波作为媒介交换控制信号，通过室内单元控制电路28输出 的控制信号(电信号)经由信号分配电路29，通过液体侧制冷剂管路 25和室内天线30分别向室内/室外传输。室外单元23的构成包括室外单元制冷剂回路31、室外单元控 制电路32和耦合器33。另外，室外单元控制电路32和室内单元控制 电路28同样地，以电波作为媒介交换控制信号，由室外单元控制电路 32输出的控制信号(电信号)经耦合器33向液体侧制冷剂管路25耦 合，向室内传输。再有，遥控器26也和室内单元22或室外单元23 同样地，以电波作为媒介交换控制信号，对于室内单元22进行各种操 作/设定等。下面，图15是表示本实施方式的室内单元22内的信号分配电路 29的细节的框图。图中分配器34具有向室内天线30和耦合器35以规定的比率分 配从室内单元控制电路28输出的控制信号(电信号)的功能、以及以 规定的比率混合来自室内天线30、耦合器35的控制信号(电信号)、 然后向室内单元控制电路28传输的功能。下面参照图14以及图15说明动作，操作遥控器26，把运行指令作为电波信号(操作信号)传输到室 内单元22。该电波信号由室内单元22的室内天线30接收，经由信号 分配器29内的分配器34作为电信号向室内单元控制电路28传输，室 内单元控制电路28解码接收的电信号，如判断是运行指令，则立即向室内单元制冷剂回路27给予运行指示。与此并行，室内单元控制电路28生成以室外单元23为送达目的地的运行指令的电信号，向信号分配电路29输出。信号分配器29内的分配器34把该电信号以适当的比率、例如均等分配给室内天线30和耦合器35。然后分配给耦合器35分配的电信号，通过耦合器35向液体侧制冷剂管路25耦合。这里说明使电信号向液体侧制冷剂管路25耦合的方法。 耦合方法大体分为静电耦合方法和感应耦合方法。图16以及图17是分别表示釆用静电耦合方法、感应耦合方法的情况下的耦合器35的结构的图。在图16所示的静电耦合方法中，电信号经由耦合电容器36直接 耦合液体侧制冷剂管路25 ，由该耦合产生的电波信号在液体侧制冷剂 管路25的表层传播。另外，在如图17所示的感应耦合方法中，当在 感应线圈37中流过高频电信号时，感应电流如图中箭头那样流过附近 的液体侧制冷剂管路25，耦合信号。然后，由该耦合生成的电波信号 在液体侧制冷剂管路25的表层传播。这里，制冷剂管路的构成材料一般是铜，直径为12.7mm左右。另外，电流信号的频率从微波频带(例如2到3GHz之间)中选 择。通过这样的设定，电波信号在距铜表面深度ljim左右的表层传播。 此时的(微波频带中的)制冷剂管路的电气电阻由下式(1)给出。R=PxL/S 式(1)式中，R:电阻(il)P:电阻率(Hm )L:长度(m)S:面积(m2)因此，在该式中，对于P代入铜的电阻率17nilm，对于L代入 制冷剂管路长度100m，求电阻，得到约3511。如设接收侧的阻抗为 50Q,则制冷剂管路100m中的衰减约为4.6dB。另一方面，当信号在自由空间传输的情况下，在距离100m中衰减约80dB。因此，两者相比，可知前者十分小，可以以极低的损失传 输信号。这样在本实施方式的传输方法中，因为将微波频带的电波用作电 波信号、通过表面效应传输，所以能够以极低的损失传输。其结果是， 即使在液体侧制冷剂管路25和室内单元22和室外单元23之间不绝 缘，由于室内单元22和室外单元23引起的损失数量十分小，所以能 够从室内单元22向室外单元23发送足够电平的电波信号。亦即，在现有技术的传输方法中，因为不利用表面效应所以由于 室内单元22或室外单元23引起的损失大，需要把制冷剂管路的两端 附近的钢管路更换为电气绝缘装置，对此，在本实施方式的传输方法 中，不需要这样的作业。然后，这样到达室外单元23的电波信号，经由在液体侧制冷剂 管路25上连接的耦合器33作为电信号向室外单元控制电路32输入。这里，耦合器33，和室内单元22的耦合器35同样地，用图16 或者图17任何一个所示的耦合方法构成。输入室外单元控制电路32的电信号由室外单元控制电路32解 码，当判断为是运行指令时，对室外单元制冷剂回路31给出运行的指 示。这样，来自遥控器26的运行操作经由室内单元22和液体侧制冷 剂管路25向室外单元23传输，可以完成作为空调器的运行动作.此外，这里说明了从室内单元22向室外单元23通过制冷剂管路 传输电波信号的情况，但是在反过来的情况下，即从室外单元23向室 内单元22通过制冷剂管路传输电波信号的情况也同样。例如，如果室 外单元23发生故障，室外单元控制电路部32生成停止指令的电信号， 将其变换为电波信号向制冷剂管路发送。电波信号通过制冷剂管路到 达室内单元22，在这里变换为电信号。接收该电信号的室内单元控制 电路部28立即停止室内单元22的动作，同时对于室内单元22的显示 部(未图示)，指示其显示"停止动作"等消息。如上所述，在本实施方式中，因为构成为从室内单元22和室外单元23的任何一个单元向制冷剂管路耦合电信号，由该耦合生成的电 波信号沿制冷剂管路的表层向另一个单元传输，所以能够不受外壁等 的影响且不需要专用的信号线而实现在室内单元22和室外单元23之 间的控制信号的收发。其结果是，对于已经设置的空调机的施工仅是 简单的安装作业，不需要把制冷剂管路的两端附近的钢管路更换为电 气绝缘装置这样的困难而且复杂的作业。此外，关于和位于室内的其他设备(在本实施方式中以遥控器为 例说明)的控制信号的收发，如果其构成为能够用和室内/室外单元22、 23的控制信号相同的电波信号进行通信，则能够削减设置面向遥控器 专用的收发电路等的成本，能够廉价地构成室内单元。另外，在本实施方式中，说明了在液体侧制冷剂管路25上耦合 电信号的情况，但是在气体制冷剂管路24、或者液体侧制冷剂管路25 以及气体制冷剂管路24两者上耦合电信号，也能得到同样的效果。再有，说明了室外单元23及室内单元22分别是一台的情况，但 是可以是像建筑物空调系统(建筑物多空调机)那样在一台室外单元 23上连接多台室内单元22的结构，也可以是反过来的结构。在这种 情况下，使用制冷剂管路，可以构建网络系统。另夕卜，分配器34的分配比率取耦合器35和室内天线等分，但是， 考虑制冷剂管路传输的衰减比空间传输低，也可以使其分配比率变化。再有，在上述实施方式中，对于使用制冷剂管路的信号的收发， 说明仅限定于室内单元22和室外单元23之间交换控制信号的情况， 但是也可以例如在室外单元23上连接因特网等外部网络线路，在这种 情况下，能够从连接到网络线路上的外部控制设备对室内单元22和室 外单元23的双方或者一方进行远距离操作。从室外单元23向室内单 元22的远距离操作信号的发送如上所述，作为电波信号在制冷剂管路 24、 25的表层传播进行。通过做成这样的结构，不需要在室内引入新 的网络线路，就能够构建廉价的空调机的网络系统。另外，如图18所示，远距离操作的对象不限定于室内单元22和 室外单元23，室内单元22和用无线或有线连接的信息/家电设备40，也可以从连接到网络线路上的外部控制设备41进行远距离操作(本例 使用无线通过室内天线30收发信号)。作为信息/家电设备40，例如 可以是煮饭器、洗衣机、视频装置、个人计算机等，作为外部控制设 备41，例如可以是便携电话或者便携终端，通过做成这样的结构，即 使在室内未构建网络环境的情况下，通过室内单元22，也能从外部操 作家电设备40，能够构建廉价的信息/家电设备的网络系统。此外，在上述实施方式中，说明了使用空调机的制冷剂管路的信 号传输方法，但是这样的信号传输方法不限于制冷剂管路。只要是用 能够沿表层传输电波信号的导电材质制成的管路均可。例如也可以使 用水管路、煤气管路、使用风扇线圏单元等的供热水系统的供热水管 路、FF式暖气机的管路等。通过使用建筑物或者住宅中已经敷设的这 样的管路、能够容易地构建网络系统。第五实施方式在第四实施方式中说明了通过信号分配电路29提取通过制冷剂 管路传输到达室内单元22的电波信号的情况，但是在本实施方式中说 明不使用信号分配电路29而提取的情况。图19是表示本实施方式的空调机的结构的框图。对于和图14的 相同或者相当的部分赋予相同的符号。和图14的结构不同之处在于， 从室内单元22除去信号分配电路29，并且将气体侧制冷剂管路24作 为信号传输路径使用。一般地，气体侧制冷剂管路24或者液体侧制冷剂管路25等的制 冷剂管路，因为以铜为构成材料，所以根据在无线中使用的天线同样 的原理，当在其一部分内流过高频电流时、从管路整体发射电波.另 外，反过来，接收电波时、在制冷剂管路的表层激励起高频电流，向 管路整体传输。本实施方式着眼于这样制冷剂管路作为天线起作用的情况。 下面根据图说明动作。由室外单元控制电路32输出的控制电信号通过耦合器32向敷设 到室内的气体侧制冷剂管路24耦合。由于该耦合在气体侧制冷剂管路M周围产生电磁场，气体侧制冷剂管路24自身作为天线发挥作用， 发射电波信号。该电波信号由室内单元22的室内天线30接收，变换 为电信号，输入室内单元控制电路28。另一方面，在室内，通过从室内单元22的室内天线30发射的电 波信号的电磁场，在气体侧制冷剂管路24内激励起高频电流。该高频 电流，通过表层传输到达室外单元23，通过室外单元23内的耦合器 33作为电信号提取，输入室外单元控制电路32。这样实现室内单元22和室外单元23之间的双向通信。另外，遥控器26或者传感器38也内置电波收发部(未图示)， 和室内单元22或室外单元23同样地，通过电波相互交换操作信号或 传感器信号等数据。这里，图20表示作为室内天线30的具体的结构、使用鞭状天线 的例子。图中当从鞭状天线发射的电波和气体侧制冷剂管路24交错 时，在管路的铜管路部的表面激励起高频电流。另外反过来，从管路 发射的电波在鞭状天线的表面激励起高频电流。下面在图21中表示出了使用本实施方式的空调机的系统的结构 的一例。图中，第一室内单元42以及第二室内单元43，通过气体侧制冷 剂管路24或者液体侧制冷剂管路25连接室外单元23。另外，第一遥 控器61位于从第一室内单元42和第二室内单元43分别离开a、b(a〈b) 的距离的位置上，第二遥控器62位于从第一室内单元42和第二室内 单元43分别离开c、 d (Od)的距离的位置上。再有，第一室内单元42和第二室内单元43从第一遥控器61以 及第二遥控器62取得关于通信质量、例如表示信号的强度的RSSI (Receive Signal strength Indicator"接收信号强度指示符"的简写)的 数据，相互交换该数据.下面参照图19以及图21说明系统中的一系列的动作。最初说明对于各设备的地址号码的赋予。在室外单元23的室外单元控制电路32中，设定例如根据层(floor)号码等的ID号码。然后，室外单元控制电路32，生成用于 确认室内单元22以及遥控器26等的存在的发现命令，赋予自身的号 码并发行。发行的命令电信号通过耦合器33与气体侧制冷剂管路24 耦合，作为命令电波信号发射。该命令电波信号，在由室内单元22的室内天线30接收、变换为 电信号后，输入室内单元控制电路28。室内单元控制电路28从输入 的信号中识别发现命令后，生成包含特定室内单元22的代码、例如室 内单元控制电路28的通信部的物理地址和设备的类別"室内单元"的 应答。然后该应答电信号通过室内天线30作为应答电波信号而发射。另一方面，接收经由室内管路发射的命令电波信号的遥控器26 也和室内单元22同样地，生成包含特定自身的代码的应答，把它作为 应答信号而发射。这样从室内单元22或者遥控器26发射的应答电波信号，分别通 过气体侧制冷剂管路24由室外单元23内的耦合器33变换为电信号， 输入室外单元控制电路32。然后，室外单元控制电路32根据接收的应答内容生成响应。在图示情况下，室外单元23对于两台室内单元42、 43和两台遥 控器61、 62分别决定与自身设定的ID号码相关连的地址号码，记录 在地址管路理表中，同时把该地址号码附加在包含于各个应答中的代 码上，按照与发现命令的发行同样的程序回送。此外，该回送的程序也可以把代码和地址号码相对应的表作为一 条命令利用同文电报等发送。接收该地址号码的室内单元、遥控器存储赋予的地址号码，以后 根据该地址号码进行通信。此外，对于室外单元23的地址号码，可以使用最初设定的ID号 码自身，也可以使用对室内单元22或者遥控器26等分发了地址号码 时使用的号码。通过以上的程序对于能够通过室内单元22或者遥控器26等的制 冷剂管路而进行通信的设备完成地址号码的赋予。下面说明设备彼此、即室外单元23和室内单元22、室内单元22 和遥控器26的关联。首先说明室外单元23和室内单元22的关联。室外单元23的室外单元控制电路32，对于赋予了地址号码的室 内单元22，个别地、按每一台发送试验运行指令。然后通过室内单元 运行，检测室外单元23的控制状态变化，例如制冷剂的流量的变化等， 确认是否是在自身的制冷剂回路上连接的室内单元。对于确认的室内单元，进行识别代码的赋予，按照与发现命令的 发行相同的程序发送。另一方面，在不能确认连接到自身的制冷剂回路的情况下，使用 遥控器26的显示器等，和上述代码一起进行警告显示等，催促设定的 确认等。另外在最终不能确i^的情况下，通知该室内单元22废弃地址号 码，同时进行处理，从室外单元23的管路理表中除去。通过这样的处理可以确实使室外单元23与室内单元22关联。 接着说明室内单元22和遥控器26的关联。室外单元23的室外单元控制电路32,对于第一室内单元42和第 二室内单元43进行指示，使其与第一遥控器"以及第二遥控器62 通信。第一室内单元42和第一遥控器61进行通信，存储其时的通信质 量信息例如RSSI信号。同样地，和第二遥控器62进行通信，存储 RSSI信号。此时由第一遥控器61、笫二遥控器62接收的RSSI信号 电平依赖从第 一室内单元42到各个遥控器的距离。亦即根据电磁理论，在自由空间中的电波信号的衰减量与距离的 平方成比例地增加，由下式给出。r=(47td/X)2 式(2 )式中，r:衰减量，d:距离(m)k:波长(m)这里假定把第一室内单元42接收的基于第一遥控器61、第二遥 控器62的RSSI信号的电平分别作为Sa、 Sb，第二室内单元43接收 的基于第一遥控器61、第二遥控器62的RSSI信号的电平分别作为 Sc、 Sd，则在图21的情况下，关于从遥控器到室内单元的距离，有 a<b、 c>d的关系成立，所以通过式(2)，可知成立Sa>Sb、 Sd>Sc 的关系。各个室内单元22，向室外单元23发送关于该RSSI信号电平的 大小关系的信息。室外单元23根据该信息，决定使第一室内单元42 与第一遥控器61关联，第二室内单元43与第二遥控器62关联，在管 路理表中存储。与此并行，对于关联的室外单元和遥控器，发行识别 代码，按照与发现命令相同的程序向各个室内单元和遥控器发送。这样，能够确实地使室内单元22和在该室内单元附近配置的遥 控器26关联。另外在室内配置的具有通过相同的电波信号的通信单元的传感 器也同样地与室内单元22关联，在管路理表中存储。然后，室外单元 23对于关联的室外单元和传感器，发行识别代码，按照与发现命令相 同的程序向各个室内单元和传感器发送。其结果是，室内单元22能够自由地使用在空调范围内配置的传 感器38的信息。这样在设备彼此关联后，如由第一遥控器61进行运行操作，则 运行指令作为电波信号发射。该指令电波信号，由第一室内单元42的室内天线30接收，作为指令电信号向室内单元控制电路28传输。当室内单元控制电路28解码接收的信号，且判断是运行指令时， 立即向室内单元制冷剂回路27给予运行的指示，与此并行，室内单元 控制电路28生成送达目的地是室外单元23的运行指令的电信号，从 室内天线30作为指令电波信号发射。该指令电波信号通过气体侧制冷剂管路24以及耦合器33成为电 信号，由室外单元23的室外单元控制电路32接收。然后解码接收的 电信号，当解码是运行指令时立即向室外单元制冷剂回路31给予运行的指示。这样通过遥控器26的操作能够平滑地运行室内单元22、室外单 元23。此外这里使用室内天线30收发运行指令的电波信号，但是如图 22所示，不使用室内天线30,把液体侧制冷剂管路25或者气体侧制 冷剂管路24等的制冷剂管路作为天线元件使用也可以。在这种情况下，通过耦合器33使电信号与制冷剂管路耦合，通 过该耦合从制冷剂管路向空间发射电波信号的同时，提取由飞来的电 波信号在制冷剂管路中激励起的电波信号，变换为电信号。另外，说明了从室内单元22通过制冷剂管路向室外单元23传输 指令电波信号的情况，但是反过来，即从室外单元23通过制冷剂管路 向室内单元22传输指令电波信号的情况也同样。例如，当室外单元 23发生故障时，室外单元控制电路32生成停止指令的电信号。该指 令电信号通过耦合器向液体侧制冷剂管路25或者气体侧制冷剂管路 24耦合，作为指令电波信号发射。该指令电波信号到达室内单元22， 由室内天线30接收，变换为指令电信号。室内单元控制电路28解码 该指令电信号，当判断为是停止指令时，立即停止室内单元22的动作， 同时对于室内单元22的显示部(未图示)、指示其显示"停止动作" 等消息。另外，也可以向具有相同识别代码的遥控器发送相同的停止 指令，使其显示同样的消息。这样即使是反方向来的指令也能平滑地传输，对于故障的发生能 够迅速地应对。这里说明使电信号向气体侧制冷剂管路24耦合的耦合方法的具 体的构成。如在第四实施方式中说明的耦合方法大体分为静电耦合方法和 感应耦合方法。在静电耦合方法的情况下，如在图16中说明的那样， 电信号经由耦合电容器36向气体侧制冷剂管路24直接耦合。图23 是用于实现这种方法的具体的构成例，信号电缆的芯线通过耦合电容 器36向气体侧制冷剂管路耦合连接，信号电缆的接地线连接在管路绝热材料的外侧粘贴的金属管路等上。另外在感应耦合方法的情况下，如在图17中说明的那样，在感 应线圏37中流过高频电信号，在附近的气体侧制冷剂管路24中高频 感应电流如图中箭头所示流过，信号被耦合。图24是为实现该方法的具体的构成例，感应线闺37做成在螺线 管路上巻绕线團的形态，信号电缆的芯线和接地线分别连接线围的一 端和另一端。然后制冷剂管路通过螺线管路的中空部，形成接近感应 线圈37的结构。进而，在实际的制冷剂管路的周围，几乎全用例如介电常数￡>1 的泡沫聚乙烯的绝热材料包围。说明该绝热材料的影响。考虑通过耦合器33，向用绝热材料覆盖的制冷剂管路耦合高频电 波信号、被激励的情况。根据电磁理论，制冷剂管路的周围的电磁波(表面波)的相位速 度由于制冷剂管路的电阻和周围的电介质而比光速慢。其结果是，表 面波的振幅随着离开制冷剂管路以指数函数的形式衰减。于是衰减的 程度由制冷剂管路的导电率和电介质的相对介电常数决定。例如，大学课程微波工程，奥姆(才-厶)公司，P卯，第l27图 中，表示出在介电常数s=3的电介质材料的情况下，3GHz频率中的 电波信号的能量的90%限制在距导体半径15cm的范围内这样的试验 计算结果。从该试验计算结果可知，用绝热材料包围起来的制冷剂管 路，向外发射的电波能量极小，几乎全集中在制冷剂管路周围。因此， 使用用这样的绝热材料包围起来的制冷剂管路，可以实现传输损失小、 能够向远处传输的管路传输。如上所述，在本实施方式中，从室内单元22和室外单元"向制 冷剂管路耦合电信号，使通过该耦合产生的电波信号沿制冷剂管路表 层传输，同时把制冷剂管路作为天线元件使用，使用从这里发射的电 波能够在室内外进行通信。该结果是，如也在第四实施方式中说明的那样，和不使用电波的 现有技术的传输方法比较，除能够减低由于室内单元22或室外单元23引起的传输损失外，还不需要把制冷剂管路两端附近的钢管路更换 为电气绝缘装置的困难而且复杂的作业，能够用简单的施工把已经敷 设的制冷剂管路作为优良的信号传输路径使用。另外在本实施方式中，说明了使电信号向气体侧制冷剂管路24 耦合的情况，但是也可以向液体侧制冷剂管路25或者液体侧制冷剂管 路25和气体侧制冷剂管路24双方耦合电信号，能够得到同样的效果。再有在本实施方式中，说明了包括一台室外单元23和两台室内 单元22的系统，但是也可以构成为像建筑物空调系统(建筑物多空调 机)那样一台室外单元23上连接多台室内单元22，另外反过来也可 以构成为在多台室外单元23上连接一台室内单元22，再有也可以构 成为在多台室外单元23上连接多台室内单元22。可以通过同样的程 序使用制冷剂管路构建网络系统。再有在本实施方式中，对把使用制冷剂管路的信号的交换限定在 室内单元22和室外单元23之间的控制信号的交换进行了说明，但是 例如也可以把因特网等外部的网络线路连接在室外单元23上。在这种 情况下，如也已在第四实施方式中说明的那样，能够从网络线路上连 接的外部控制设备远距离操作室内单元22和室外单元23的双方或者 一方。从室外单元23向室内单元22的远距离操作信号的发送，作为 电波信号通过制冷剂管路的表层传输进行。通过做成这样的结构，不需要向室内引入新的网络线路的施工， 能够构建廉价的空调机的网络系统，此外在本实施方式中，说明了使用空调机的制冷剂管路的信号传输方法，但是这样的信号传输方法不限定于制冷剂管路。如也已在第 四实施方式中说明的那样，只要是能够沿表层传输电波信号的导电材 质制成的管路均可。例如也可以使用水管路、煤气管路、使用风扇线 围单元等的供热水系统的供热水管路、FF式暖气机的金属性管路等。 通过使用建筑物或者住宅中已经敷设的这样的管路能够容易地构建网 络系统。符号说明 1室外单元2室内单元3液体侧管路4气体侧管路5室外单元制冷剂回路6室外单元控制电路7信号耦合电路(信号耦合部)8室内单元制冷剂回路9室内单元控制电路10外壁11磁心lla部分磁心片12耦合夹具13连接端子13a接触部13b连接部15绝热材料16控制信号电缆17控制信号同轴电缆18激励部19建筑物结构部件21外壁22室内单元23室外单元24气体侧制冷剂管路25液体侧制冷剂管路26遥控器27室内单元制冷剂回路28室内单元控制电路29信号分配电路30室内天线31室外单元制冷剂回路32室外单元控制电路33耦合器34分配器35耦合器36耦合电容器37感应线圏38传感器40信息/家电设备41外部控制设备42第一室内单元43第二室内单元61第一遥控器62第二遥控器
权利要求
1. 一种信号传输方法，用于在管路的两端之间传输交流控制信号，其特征在于，通过在所述管路的两端上从上面覆盖磁性材料，在所述管路上形成对于交流电信号起规定的阻抗的作用的传输路径。
2. —种信号传输方法，用于在管路的两端之间传输交流控制信 号，其特征在于，向与所述管路的端部相距交流控制信号的波长X的的位置处 的所述管路的金属部耦合交流控制信号。
3. —种信号传输方法，用于在连接于导电材质的管路的一端的 第一单元和连接于所述管路的另一端的第二单元之间传输信号，其特 征在于，从所述第一单元和所述第二单元中的任何一个单元向所述管路 耦合电信号，沿所述管路的表层向另一个单元传输通过该耦合生成的 电波信号。
4. 根据权利要求3所述的信号传输方法，其特征在于，向所述 管路的电信号的耦合，是通过连接到所述管路的耦合电容器的静电耦 合。
5. 根据权利要求3所述的信号传输方法，其特征在于，向所述 管路的电信号的耦合，是基于使电信号流过沿所述管路配置的感应线 圏的感应耦合。
全文摘要
当对于已经设置在建筑物或者住宅中的空调机使用现有技术的传输方式时，需要使成为通信介质的制冷剂管路、室内单元和室外单元之间绝缘，必须把制冷剂管路两端附近的钢管路更换为电气绝缘装置。本发明的空调机具有连接到制冷剂管路(3、4)的一端的室内单元(2)、连接到制冷剂管路(3、4)的另一端的室外单元(1)，具有在制冷剂管路(3、4)的两端分别设置的、把交流控制信号向制冷剂管路(3、4)耦合、同时对于交流控制信号起规定的阻抗作用的信号耦合部(7)。通过该构成，本发明不需要现有技术那样的电气绝缘装置，可发挥以简单的装置结构、能够在室内单元(2)和室外单元(1)之间进行信号传输的优良效果。
文档编号F24F5/00GK101266071SQ200810097080
公开日2008年9月17日 申请日期2005年2月23日 优先权日2004年3月9日
发明者久代纪之, 小泉吉秋, 樋熊利康 申请人:三菱电机株式会社