JP7843871B2

JP7843871B2 - 空気調和機、学習装置及び推論装置

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Publication number: JP7843871B2
Application number: JP2024572756A
Authority: JP
Inventors: 研人鈴木; 琢磨青島
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2023-01-26
Filing date: 2023-01-26
Publication date: 2026-04-10
Anticipated expiration: 2043-01-26
Also published as: CN120569597A; JPWO2024157421A1; DE112023005671T5; WO2024157421A1

Description

本開示は、空気調和機、学習装置及び推論装置に関する。

従来の空気調和機は、運転中にエラーが発生した際のメンテナンスのために空気調和機のログを記憶媒体に書き込んでいる。従来の空気調和機は、交流の電源電圧を脈流に整流するダイオードブリッジと、脈流の電圧を平滑する電解コンデンサと、各電源電圧を供給する電源供給部と、アクチュエータを制御するメインマイクロコンピュータと、空気調和の運転のログなどを記憶する記憶媒体と、レベルシフト部を介して記憶媒体にログを記憶させるサブマイクロコンピュータと、停電時にメインマイクロコンピュータ及びサブマイクロコンピュータの処理を停止させる電源同期信号部とを有する。

特許文献１は、電源電圧が閾値未満に低下したことを検出すると、低電圧検出フラグをセットする低電圧検出部と、低電圧検出フラグがリセット状態であることを条件に上書き行う制御部とを有する空調コントローラを開示している。

特開２０２１－５５８７５号公報

従来の空気調和機は、サブマイクロコンピュータからレベルシフト部を介して記憶媒体にログなどのデータを書き込む。そのため、従来の空気調和機には、データがレベルシフト部を介して伝達されることによる通信の遅延及び当該通信へのノイズの影響が生じるという問題がある。

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、サブマイクロコンピュータと記憶媒体との通信の遅延及び当該通信へのノイズの影響を改善することができる空気調和機を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る空気調和機は、交流の電源電圧を脈流に整流するダイオードブリッジと、ダイオードブリッジによって整流された脈流の電圧を平滑する電解コンデンサと、電解コンデンサによって平滑された電圧を直流の第１の電圧に変換する第１電源供給部と、第１電源供給部によって得られた直流の第１の電圧を降下させて直流の第２の電圧を得る第２電源供給部と、第２電源供給部によって得られた直流の第２の電圧を用いて空気調和の運転を制御するメインマイクロコンピュータとを有する。本開示に係る空気調和機は、第２電源供給部によって得られた直流の第２の電圧を降下させて直流の第３の電圧を得る第３電源供給部と、第３電源供給部によって得られた直流の第３の電圧を用いて空気調和に関連するデータを記憶する記憶媒体と、第３電源供給部によって得られた直流の第３の電圧を用いて記憶媒体にデータを記憶させるサブマイクロコンピュータと、第２電源供給部によって得られた直流の第２の電圧を用いて停電時にメインマイクロコンピュータ及びサブマイクロコンピュータの処理を停止させるための信号を出力する電源同期信号部と、電源同期信号部が出力する信号を直流の第３の電圧の信号に変換して直流の第３の電圧の信号をサブマイクロコンピュータに出力するレベルシフト部とを更に有する。

本開示に係る空気調和機は、サブマイクロコンピュータと記憶媒体との通信の遅延及び当該通信へのノイズの影響を改善することができるという効果を奏する。

実施の形態１に係る空気調和機の構成を示す図実施の形態２に係る空気調和機の構成を示す図実施の形態２に係る空気調和機が有する給電保護回路の構成を示す図実施の形態３に係る空気調和機の構成を示す図実施の形態３に係る空気調和機が有するレベルシフト部の構成を示す図実施の形態４に係る空気調和機が有する電源同期信号部の構成を示す図実施の形態４に係る空気調和機が有する電源同期信号部が行う制御の手順を示すフローチャート実施の形態４の空気調和機の電源同期信号部が有するフォトカプラにおける電圧の波形を示す図実施の形態６に係る学習装置の構成を示す図実施の形態６に係る学習装置の学習処理の手順を示すフローチャート実施の形態６に係る推論装置の構成を示す図実施の形態６に係る推論装置の動作の手順を示すフローチャート実施の形態１に係る空気調和機が有する第１電源供給部、アクチュエータ駆動部、第２電源供給部、アクチュエータ制御部、第３電源供給部、電源同期信号部及びレベルシフト部の少なくとも一部の機能がプロセッサによって実現される場合のプロセッサを示す図実施の形態１に係る空気調和機が有する第１電源供給部、アクチュエータ駆動部、第２電源供給部、アクチュエータ制御部、第３電源供給部、電源同期信号部及びレベルシフト部の少なくとも一部が処理回路によって実現される場合の処理回路を示す図

以下に、実施の形態に係る空気調和機、学習装置及び推論装置を図面に基づいて詳細に説明する。

実施の形態１．
まず、実施の形態１に係る空気調和機１の構成を説明する。図１は、実施の形態１に係る空気調和機１の構成を示す図である。空気調和機１は、冷凍サイクル装置である。空気調和機１は、基板１０１を有する。図１は、基板１０１の内部の構成を示している。基板１０１は、交流の電源電圧を供給する交流電源１０２を有する。例えば、交流の電源電圧は、２００Ｖから２４０Ｖまでのいずれかの電圧である。基板１０１は、交流電源１０２から供給される交流の電源電圧を脈流に整流するダイオードブリッジ１０３を更に有する。

基板１０１は、ダイオードブリッジ１０３によって整流された脈流の電圧を平滑する電解コンデンサ１０４を更に有する。電解コンデンサ１０４は、瞬時停電により瞬間的な電圧低下が生じた場合に基板１０１に含まれるすべての構成要素を保護するためにも用いられる。電解コンデンサ１０４の容量は比較的大きく、例えば、電解コンデンサ１０４はスーパーキャパシタである。

基板１０１は、電解コンデンサ１０４によって平滑された電圧を直流の第１の電圧に変換する第１電源供給部１０５を更に有する。例えば、第１の電圧は１２Ｖである。例えば、第１電源供給部１０５は回路によって実現される。基板１０１は、図示されていないアクチュエータを駆動するためのアクチュエータ駆動部１０６を更に有する。第１電源供給部１０５は、直流の第１の電圧をアクチュエータ駆動部１０６に供給する。基板１０１は、第１電源供給部１０５によって得られた直流の第１の電圧を降下させて直流の第２の電圧を得る第２電源供給部１０７を更に有する。例えば、第２の電圧は５Ｖである。例えば、第２電源供給部１０７は回路によって実現される。

基板１０１は、空気調和の運転を制御するメインマイクロコンピュータ１０８と、アクチュエータ駆動部１０６を制御するアクチュエータ制御部１０９とを更に有する。例えば、アクチュエータ制御部１０９は回路によって実現される。基板１０１は、第２電源供給部１０７によって得られた直流の第２の電圧を降下させて直流の第３の電圧を得る第３電源供給部１１０を更に有する。例えば、第３の電圧は３．３Ｖである。例えば、第３電源供給部１１０は回路によって実現される。

基板１０１は、空気調和に関連するデータを記憶する記憶媒体１１１と、記憶媒体１１１にデータを記憶させるサブマイクロコンピュータ１１２とを更に有する。例えば、記憶媒体１１１は半導体メモリによって実現される。例えば、記憶媒体１１１はＳＤカードによって実現される。記憶媒体１１１は、空気調和機１の運転のログ及び空気調和についての設定などのデータを記録するために用いられる。基板１０１は、停電時にメインマイクロコンピュータ１０８及びサブマイクロコンピュータ１１２の処理を停止させるための信号を出力する電源同期信号部１１３を更に有する。例えば、電源同期信号部１１３は回路によって実現される。

第２電源供給部１０７は、メインマイクロコンピュータ１０８、アクチュエータ制御部１０９及び電源同期信号部１１３に直流の第２の電圧を供給する。メインマイクロコンピュータ１０８、アクチュエータ制御部１０９及び電源同期信号部１１３の各々は、第２電源供給部１０７によって得られた直流の第２の電圧を用いて動作する。電源同期信号部１１３が出力する信号は、直流の第２の電圧の信号である。第３電源供給部１１０は、記憶媒体１１１及びサブマイクロコンピュータ１１２に直流の第３の電圧を供給する。記憶媒体１１１及びサブマイクロコンピュータ１１２の各々は、第３電源供給部１１０によって得られた直流の第３の電圧を用いて動作する。

基板１０１は、停電時にメインマイクロコンピュータ１０８及びサブマイクロコンピュータ１１２の処理を停止させるために電源同期信号部１１３が出力する直流の第２の電圧の信号を、直流の第３の電圧が供給されるサブマイクロコンピュータ１１２に対応する直流の第３の電圧の信号に変換するレベルシフト部１１４を更に有する。例えば、レベルシフト部１１４は回路によって実現される。レベルシフト部１１４は、変換によって得られた直流の第３の電圧の信号をサブマイクロコンピュータ１１２に出力する。

次に、空気調和機１の動作を説明する。ダイオードブリッジ１０３は、交流電源１０２から供給される交流の電源電圧を脈流に整流し、電解コンデンサ１０４は、ダイオードブリッジ１０３によって整流された脈流の電圧を平滑する。第１電源供給部１０５は、電解コンデンサ１０４によって平滑された電圧を直流の第１の電圧に変換し、アクチュエータ駆動部１０６に直流の第１の電圧を供給する。アクチュエータ駆動部１０６は、直流の第１の電圧をもとに動作する。

第２電源供給部１０７は、第１電源供給部１０５によって得られた直流の第１の電圧を降下させて直流の第２の電圧を得て、メインマイクロコンピュータ１０８、アクチュエータ制御部１０９及び電源同期信号部１１３に直流の第２の電圧を供給する。第３電源供給部１１０は、第２電源供給部１０７によって得られた直流の第２の電圧を降下させて直流の第３の電圧を得て、記憶媒体１１１及びサブマイクロコンピュータ１１２に直流の第３の電圧を供給する。

サブマイクロコンピュータ１１２は、空気調和機１の運転のログ及び空気調和についての設定などの空気調和に関連するデータを記憶媒体１１１に出力する。記憶媒体１１１は、サブマイクロコンピュータ１１２から出力されたデータを受け取って記憶する。記憶媒体１１１は、データの記憶が終了すると、データの記憶が終了したことを示す信号をサブマイクロコンピュータ１１２に出力する。記憶媒体１１１がデータを記憶している最中に停電が発生した場合、記憶媒体１１１がデータを記憶することを終了するまで給電電圧を維持するために、基板１０１は電解コンデンサ１０４を有する。

電源同期信号部１１３は、交流電源１０２が遮断された場合、メインマイクロコンピュータ１０８及びサブマイクロコンピュータ１１２の処理を停止させるための信号を出力する。当該信号によりメインマイクロコンピュータ１０８及びサブマイクロコンピュータ１１２の処理が停止し、それによりアクチュエータ制御部１０９及び記憶媒体１１１の動作が停止する。その結果、基板１０１が有するすべての構成要素は保護される。

ところで、サブマイクロコンピュータ１１２と電源同期信号部１１３とでは電源系統が異なる。そのため、レベルシフト部１１４は、交流電源１０２が遮断された場合、メインマイクロコンピュータ１０８及びサブマイクロコンピュータ１１２の処理を停止させるために電源同期信号部１１３が出力する直流の第２の電圧の信号を、直流の第３の電圧が供給されるサブマイクロコンピュータ１１２に対応する直流の第３の電圧の信号に変換する。レベルシフト部１１４は、変換によって得られた直流の第３の電圧の信号をサブマイクロコンピュータ１１２に出力する。

上述の通り、空気調和機１では、記憶媒体１１１の電源系統とサブマイクロコンピュータ１１２の電源系統とは同じである。そのため、空気調和機１では、記憶媒体１１１とサブマイクロコンピュータ１１２との間に電圧を変換するためのレベルシフタ回路を設ける必要はない。つまり、レベルシフタ回路を介することなく、サブマイクロコンピュータ１１２は記憶媒体１１１と通信を行うことができる。すなわち、空気調和機１は、通信速度を向上させることができるとともに、記憶媒体１１１及びサブマイクロコンピュータ１１２の電源系統と異なる電源系統からのノイズの影響を少なくすることができる。したがって、実施の形態１に係る空気調和機１は、サブマイクロコンピュータ１１２と記憶媒体１１１との通信の遅延及び当該通信へのノイズの影響を改善することができる。

実施の形態２．
実施の形態１に係る空気調和機１は、サブマイクロコンピュータ１１２と記憶媒体１１１との通信の速度を向上させることができるとともに、サブマイクロコンピュータ１１２及び記憶媒体１１１の電源系統と異なる電源系統からの当該通信へのノイズの影響を少なくすることができる。空気調和機１では、電解コンデンサ１０４が第１の電圧、第２の電圧及び第３の電圧のすべての消費電流に関わり、かつ記憶媒体１１１がデータを記憶し終わるまでの時間電圧を供給することを可能とするために、静電容量が数十ミリファラドである比較的大容量の電解コンデンサ１０４が必要となる。例えば、第１の電圧は１２Ｖであり、第２の電圧は５Ｖであり、第３の電圧は３．３Ｖである。

次に、停電時に第３の電圧の系の給電のみを一時的に維持するための実施の形態２を説明する。実施の形態２では、実施の形態１との相違点を主に説明する。図２は、実施の形態２に係る空気調和機２の構成を示す図である。空気調和機２は、基板２０１を有する。図２は、基板２０１の内部の構成を示している。基板２０１は、電解コンデンサ１０４及び第３電源供給部１１０を除き、実施の形態１に係る空気調和機１の基板１０１が有するすべての構成要素を有する。

基板２０１は、電解コンデンサ１０４の代わりに電解コンデンサ１０４の静電容量より小さい静電容量を持つ電解コンデンサ２０４を有し、第３電源供給部１１０の代わりに第１電源供給部１０５によって得られた直流の第１の電圧を降下させて直流の第３の電圧を得る第３電源供給部２１０を有する。例えば、第３電源供給部２１０は回路によって実現される。

基板２０１は、第１電源供給部１０５と第３電源供給部２１０との間に位置していて第１電源供給部１０５及び第３電源供給部２１０に接続されている給電保護回路２１５を更に有する。第１電源供給部１０５によって得られた直流の第１の電圧が給電保護回路２１５を介して第３電源供給部２１０に供給され、第３電源供給部２１０は、第１電源供給部１０５によって得られた直流の第１の電圧を降下させて直流の第３の電圧を得て、直流の第３の電圧をサブマイクロコンピュータ１１２及び記憶媒体１１１に供給する。給電保護回路２１５は、第１電源供給部１０５によって得られた直流の第１の電圧を用いて充電する機能を有する。給電保護回路２１５は、停電時に放電を行って第３電源供給部２１０が直流の第３の電圧をサブマイクロコンピュータ１１２及び記憶媒体１１１に供給することを可能にする。実施の形態２では、第２電源供給部１０７は第３電源供給部２１０に接続されていない。

図３は、実施の形態２に係る空気調和機２が有する給電保護回路２１５の構成を示す図である。給電保護回路２１５は、直流の第１の電圧３０１を用いて充電する電解コンデンサ３０５を有する。電解コンデンサ３０５の静電容量は、第３の電圧の消費電流と記憶媒体１１１がデータを記憶し終えるまでの時間とが考慮されて決定される。例えば、第３の電圧は３．３Ｖであり、電解コンデンサ３０５の静電容量は数千マイクロファラドである。

給電保護回路２１５において、ダイオード３０２，３０３，３０６は電解コンデンサ３０５に逆電圧がかかることを防止するために実装されており、抵抗３０４は電源投入時の突入電流が電解コンデンサ３０５に流れることを抑制するために実装されている。電源が遮断された場合、電解コンデンサ３０５は放電を開始し、当該放電により、出力部３０７を介して第３電源供給部２１０に向けて直流の第１の電圧が供給される。

実施の形態２に係る空気調和機２は、給電保護回路２１５を有するので、記憶媒体１１１がデータを記憶し終わるまで直流の第３の電圧がサブマイクロコンピュータ１１２及び記憶媒体１１１に供給されることを維持することができる。すなわち、停電が発生しても、空気調和機２は、記憶媒体１１１がデータを記憶し終わるまでサブマイクロコンピュータ１１２及び記憶媒体１１１に直流の第３の電圧を供給し続けることができる。

上述の通り、実施の形態２に係る空気調和機２は、停電時に第３電源供給部２１０に直流の第３の電圧を供給することを可能にする給電保護回路２１５を有するので、電解コンデンサ２０４の静電容量を、瞬時停電時のサブマイクロコンピュータ１１２及び記憶媒体１１１を保護するために必要な静電容量、例えば数十マイクロファラドの静電容量に抑えることができる。つまり、空気調和機２では、コストが相対的に高いスーパーキャパシタは不要であり、コストを抑えることができる通常の電解コンデンサを電解コンデンサ２０４として実装することができる。すなわち、空気調和機２は、記憶媒体１１１及びサブマイクロコンピュータ１１２に給電するための電解コンデンサ２０４の静電容量を実施の形態１の電解コンデンサ１０４の静電容量より小さい静電容量にすることができ、ひいては製造コストを抑えることができる。

実施の形態３．
上述の通り、実施の形態２に係る空気調和機２は、給電保護回路２１５を有するので、電解コンデンサ２０４の静電容量を小さくすることができ、ひいては実施の形態１に係る空気調和機１より製造コストを抑制することができる。空気調和機２では、サブマイクロコンピュータ１１２の電源系統が電源同期信号部１１３の電源系統と異なるので、電源同期信号部１１３が出力する直流の第２の電圧の信号を、直流の第３の電圧が供給されるサブマイクロコンピュータ１１２に対応する直流の第３の電圧の信号に変換するレベルシフト部１１４を有する。実施の形態３では、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタを含むレベルシフト部を有する構成を説明する。実施の形態３では、実施の形態２との相違点を主に説明する。

図４は、実施の形態３に係る空気調和機３の構成を示す図である。空気調和機３は、基板４０１を有する。図４は、基板４０１の内部の構成を示している。基板４０１は、レベルシフト部１１４を除き、実施の形態２に係る空気調和機２の基板２０１が有するすべての構成要素を有する。基板４０１は、レベルシフト部１１４の代わりに、停電時にメインマイクロコンピュータ１０８及びサブマイクロコンピュータ１１２の処理を停止させるために電源同期信号部１１３が出力する直流の第２の電圧の信号を、直流の第３の電圧が供給されるサブマイクロコンピュータ１１２に対応する直流の第３の電圧の信号に変換するレベルシフト部４１４を有する。レベルシフト部４１４は、電圧を変換するための金属酸化膜半導体電界効果トランジスタを有する。

図５は、実施の形態３に係る空気調和機３が有するレベルシフト部４１４の構成を示す図である。図５には、交流電源１０２、メインマイクロコンピュータ１０８、サブマイクロコンピュータ１１２及び電源同期信号部１１３も示されている。電源同期信号部１１３は、フォトカプラ５００を有する。電源同期信号部１１３からの直流の第２の電圧のＨｉ信号又はＬｏ信号が、メインマイクロコンピュータ１０８とサブマイクロコンピュータ１１２とに向けて出力される。電源同期信号部１１３とサブマイクロコンピュータ１１２との間には、レベルシフト部４１４が配置されている。レベルシフト部４１４は、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ５０１と、直流の第３の電圧５０２を出力させるためのプルアップ抵抗５０３と、ダイオード５０４とが実装されている回路である。

電源同期信号部１１３から第２の電圧のＨｉ信号が出力された場合、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ５０１のドレインはプルアップされた状態であるため、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ５０１のゲートとソースとの間の電圧が閾値以下になって金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ５０１はオフとなり、プルアップ抵抗５０３を介した直流の第３の電圧５０２のＨｉ信号がサブマイクロコンピュータ１１２のポートに入力される。

他方、電源同期信号部１１３から直流の第２の電圧のＬｏ信号が出力された場合、ダイオード５０４におけるわずかな電圧降下によって金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ５０１のソースが部分的にプルダウンされた状態となる。そのため、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ５０１のゲートとソースとの間の電圧が金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ５０１の閾値を超えて上昇して金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ５０１がオンとなり、ドレインとソースとが導通し、直流の第３の電圧５０２のＬｏ信号がサブマイクロコンピュータ１１２のポートに入力される。

上述のように、実施の形態３に係る空気調和機３は、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ５０１、プルアップ抵抗５０３及びダイオード５０４を含むレベルシフト部４１４を有するので、部品単価が比較的高いレベルシフト部１１４を必要とせず、部品のコストを抑制することができる。

実施の形態４．
上述の通り、実施の形態３に係る空気調和機３は、フォトカプラ５００を含む電源同期信号部１１３を有する。フォトカプラ５００には、入力側に一つのフォトダイオードが配置されている。実施の形態４では、電源同期信号部は、逆並列接続された二つのフォトダイオードを含むフォトカプラを有する。

図６は、実施の形態４に係る空気調和機が有する電源同期信号部４１３の構成を示す図である。図６には、交流電源１０２、メインマイクロコンピュータ１０８、サブマイクロコンピュータ１１２及びレベルシフト部４１４も示されている。電源同期信号部４１３は、逆並列接続された二つのフォトダイオードを含むフォトカプラ６０１と、プルアップ抵抗６０２とを有する。

図７は、実施の形態４に係る空気調和機が有する電源同期信号部４１３が行う制御の手順を示すフローチャートである。電源同期信号部４１３は、メインマイクロコンピュータ１０８及びサブマイクロコンピュータ１１２が電源同期信号を受信することができているか否かを判断する（Ｓ１）。電源同期信号は、電源同期信号部４１３が出力する直流の第２の電圧の信号、又は当該信号が直流の第３の電圧の信号に変換された場合の信号である。電源同期信号部４１３は、メインマイクロコンピュータ１０８及びサブマイクロコンピュータ１１２が電源同期信号を受信することができていると判断した場合（Ｓ１でＹｅｓ）、制御を終了する。

電源同期信号部４１３は、メインマイクロコンピュータ１０８及びサブマイクロコンピュータ１１２が電源同期信号を受信することができていないと判断した場合（Ｓ１でＮｏ）、メインマイクロコンピュータ１０８及びサブマイクロコンピュータ１１２が行っているアクチュエータの制御及び記憶媒体１１１へのデータの書き込みを停止させる（Ｓ２）。

交流電源１０２から供給される交流電圧によって、フォトカプラ６０１の内部のトランジスタがオン又はオフになる。トランジスタがオンである場合、直流の第２の電圧をもとにプルアップ抵抗６０２からトランジスタのエミッタに電流が流れ、コレクタの電圧が下がり、電源同期信号部４１３から直流の第２の電圧のＬｏ信号が出力される。当該Ｌｏ信号がメインマイクロコンピュータ１０８及びサブマイクロコンピュータ１１２に伝達され、メインマイクロコンピュータ１０８及びサブマイクロコンピュータ１１２は当該Ｌｏ信号をもとに動作する。当該Ｌｏ信号は、サブマイクロコンピュータ１１２に伝達される場合、レベルシフト部４１４を介してサブマイクロコンピュータ１１２に伝達される。

フォトカプラ６０１が有する二つのフォトダイオードが逆並列接続されているので、交流電源１０２から供給される交流電圧は、図８の上側のグラフに示されるように脈流に整流される。マイクロコンピュータの入力側の電圧は、Ｈｉ信号とＬｏ信号とで形成される矩形波の電圧となる。図８は、実施の形態４の空気調和機の電源同期信号部４１３が有するフォトカプラ６０１における電圧の波形を示す図である。図８の上側のグラフは、フォトカプラ６０１のフォトダイオード側の脈流の電圧波形８０１を示している。図８の下側のグラフは、マイクロコンピュータの入力側の矩形の電圧波形８０２を示している。

実施の形態４に係る空気調和機が有する電源同期信号部４１３が逆並列接続された二つのフォトダイオードを含むフォトカプラ６０１を有するので、順方向のフォトダイオードのみを含むフォトカプラ５００が用いられる場合より、電源同期信号のＨｉ及びＬｏの電圧の周期が半減する。そのため、実施の形態４に係る空気調和機は、停電時の検出時間を短くすることができる。

実施の形態５．
実施の形態１から４まででは、例えば、記憶媒体１１１はＳＤカードによって実現される。実施の形態５では、記憶媒体１１１はマイクロＳＤカード又はフラッシュメモリによって実現される。記憶媒体１１１がマイクロＳＤカード又はフラッシュメモリによって実現されることにより、記憶媒体１１１の基板１０１，２０１，４０１に対する占有率が減り、基板１０１，２０１，４０１のサイズを小さくすることができる。

実施の形態６．
図９は、実施の形態６に係る学習装置６の構成を示す図である。学習装置６は、空気調和機の運転状態と当該空気調和機の電源が遮断された際の時間履歴とを含む学習用データを用いて、当該空気調和機が停電する時間帯と停電時に必要となる運転の設定とを推論するための学習済モデルを生成する。後に学習装置６と対になる推論装置７を説明するが、学習装置６は学習フェーズの装置である。例えば、実施の形態６に係る空気調和機は、実施の形態１から実施の形態５までのいずれかの実施の形態に係る空気調和機であってもよい。

学習装置６は、空気調和機の運転状態と当該空気調和機の電源が遮断された際の時間履歴とを含む学習用データを取得するデータ取得部６１を有する。例えば、運転状態は、周囲温度、目標設定温度、冷媒回路の温度、各水回路の温度、ポンプ流量、外部入力信号、及びヒータの状態等のデータであって、データ取得部６１の内部の記憶媒体６１１に毎分記録される。例えば、記憶媒体６１１は半導体メモリによって実現される。電源が遮断された際の時間履歴は、図９では「電源遮断履歴」と記載されており、以下では「電源遮断履歴」と記載される。電源遮断履歴について、電源電圧が低下して空気調和機が有するメインマイクロコンピュータ及びサブマイクロコンピュータが電源同期信号の消失と判定した場合に電源の供給が遮断した時間帯が記憶媒体６１１に記録される。

学習装置６は、データ取得部６１によって取得された学習用データを用いて空気調和機が停電する時間帯と停電時に必要となる運転の設定とを推論するための学習済モデルを生成するモデル生成部６２を更に有する。モデル生成部６２は、運転状態及び電源遮断履歴を含む学習用データをもとに、停電する時間帯を学習する。更に言うと、モデル生成部６２は、空気調和機の電源遮断履歴を用いて停電する時間帯を推論する学習済モデルを生成する。

モデル生成部６２は、学習アルゴリズムとして、教師あり学習、教師なし学習、又は強化学習等の公知のアルゴリズムを用いることができる。一例として、モデル生成部６２が強化学習を用いる場合について説明する。強化学習では、ある環境内におけるエージェントが、現在の状態を観測し、取るべき行動を決定する。エージェントは行動主体であり、現在の状態は環境のパラメータである。エージェントの行動により環境が動的に変化し、エージェントには環境の変化に応じて報酬が与えられる。エージェントの行動の変化が繰り返され、モデル生成部６２は、エージェントの一連の行動を通じて報酬が最も多く得られる行動方針を学習する。強化学習の代表的な手法として、Ｑ学習及びＴＤ学習が知られている。例えば、Ｑ学習では、行動価値関数Ｑ（ｓ，ａ）の一般的な更新式は下記の式（１）で表される。

式（１）において、ｓ_ｔは時刻ｔにおける環境の状態を表し、ａ_ｔは時刻ｔにおける行動を表す。行動ａ_ｔにより、状態はｓ_ｔ＋１に変わる。ｒ_ｔ＋１は状態の変化によって与えられる報酬を表し、γは割引率を表し、αは学習係数を表す。なお、γの範囲は０＜γ≦１であり、αの範囲は０＜α≦１である。運転操作が行動ａ_ｔとなり、電源遮断履歴が状態ｓ_ｔとなり、モデル生成部６２は、時刻_ｔの状態ｓ_ｔにおける最良の行動ａ_ｔが学習する。

式（１）の更新式は、時刻ｔ＋１における最もＱ値の高い行動ａの行動価値Ｑが、時刻ｔにおいて実行された行動ａの行動価値Ｑよりも大きければ、行動価値Ｑを大きくし、逆の場合、行動価値Ｑを小さくする。換言すれば、時刻ｔにおける行動ａの行動価値Ｑを時刻ｔ＋１における最良の行動価値に近づけるように、行動価値関数Ｑ（ｓ，ａ）は更新される。それにより、ある環境における最良の行動価値が、それ以前の環境における行動価値に順次伝播していく。

強化学習によって学習済モデルを生成するモデル生成部６２は、報酬計算部６２１と、関数更新部６２２とを有する。

報酬計算部６２１は、運転状態及び電源遮断履歴をもとに報酬を計算する。報酬計算部６２１は、電源遮断履歴における設定温度と周囲温度との差をもとに、報酬ｒを計算する。例えば、設定温度と周囲温度との差が小さい場合には報酬ｒを増大させ、例えば「１」の報酬を与え、他方、設定温度と周囲温度との差が大きい場合には報酬ｒを低減する、例えば「－１」の報酬を与える。

関数更新部６２２は、報酬計算部６２１によって計算される報酬にしたがって、停電する時間帯と停電時に必要となる運転の設定とを決定するための関数を更新し、学習済モデル記憶部６３に学習済モデルを出力する。学習済モデル記憶部６３は、学習装置６の外部に位置している。例えば、学習済モデル記憶部６３は半導体メモリによって実現される。例えばＱ学習では、関数更新部６２２は、式（１）で表される行動価値関数Ｑ（ｓ_ｔ，ａ_ｔ）を停電時間帯と運転の設定とを算出するための関数として用いる。

学習装置６は、上述のような学習を繰り返し実行する。学習済モデル記憶部６３は、関数更新部６２２によって更新された行動価値関数Ｑ（ｓ_ｔ，ａ_ｔ）、すなわち、学習済モデルを記憶する。

次に、図１０を用いて、学習装置６が学習する処理について説明する。図１０は、実施の形態６に係る学習装置６の学習処理の手順を示すフローチャートである。

ステップＳ１１において、データ取得部６１は、運転状態及び電源遮断履歴を学習用データとして取得する。

ステップＳ１２において、モデル生成部６２は、運転状態及び電源遮断履歴をもとに報酬を計算する。具体的には、報酬計算部６２１は、運転状態及び電源遮断履歴を取得し、推論される停電時間帯における設定温度と周囲温度や給湯温度との差をもとに報酬を増加させるか又は報酬を減じるかを判断する。

報酬計算部６２１は、報酬を増大させると判断した場合、例えば設定温度と周囲温度や給湯温度との差が基準より小さい場合、ステップＳ１３において報酬を増大させる。報酬計算部６２１は、報酬を減少させると判断した場合、例えば設定温度と周囲温度や給湯温度との差が基準より大きい場合、ステップＳ１４において報酬を減少させる。

ステップＳ１５において、関数更新部６２２は、報酬計算部６２１によって計算された報酬をもとに、学習済モデル記憶部６３が記憶する式（１）で表される行動価値関数Ｑ（ｓ_ｔ，ａ_ｔ）を更新する。

学習装置６は、上述のステップＳ１１からステップＳ１５までの各動作を繰り返し実行し、生成された行動価値関数Ｑ（ｓ_ｔ，ａ_ｔ）を学習済モデルとして記憶する。

実施の形態６に係る学習装置６は、学習済モデルを学習装置６の外部に設けられた学習済モデル記憶部６３に記憶するが、学習済モデル記憶部６３を内部に有していてもよい。

図１１は、実施の形態６に係る推論装置７の構成を示す図である。推論装置７は、空気調和機５に関する推論装置である。更に言うと、推論装置７は、学習装置６によって生成された学習済モデルを活用する活用フェーズの装置であって、学習装置６と対になっている。例えば、空気調和機５は、空気調和又は給湯を行う装置である。図７には、空気調和機５も示されている。

推論装置７は、空気調和機５の運転状態を取得するデータ取得部７１を有する。更に言うと、データ取得部７１は、空気調和機５の現在の運転状態を取得する。運転状態とは、ユーザが設定した空調モードや給湯モードにおける設定温度等の状態のことである。

推論装置７は、空気調和機５が停電する時間帯と停電時に必要となる運転の設定とを推論するための学習済モデルを用いて、データ取得部７１によって取得された運転状態をもとに、停電する時間帯と停電時に必要となる運転の設定とを推論する推論部７２を更に有する。推論部７２は、上記の学習済モデルに、データ取得部７１によって取得された運転状態を入力することで、推論される停電時間帯までに空気調和機５の状態が目標となる運転状態に到達するように事前に空気調和機５の運転を制御する設定を推論することができる。推論部７２は、運転を制御する設定を空気調和機５に出力する。

例えば、推論部７２は、空気調和機５が停電する時間帯と停電時に必要となる運転の設定とを推論するための学習済モデルを用いて、データ取得部７１によって取得された運転状態をもとに、停電時間帯までに空気調和機５が行う空気調和の対象の空間の温度が設定温度に到達するように運転を制御させる信号を空気調和機５が有するメインマイクロコンピュータへ出力する。推論部７２は、データ取得部７１によって取得された運転状態をもとに、停電時間帯に急激な電流遮断が発生しないように空気調和機５が有するヒータ及びポンプを一時的に制御させる信号をメインマイクロコンピュータへ出力する。

なお、実施の形態６では、推論装置７は、学習装置６のモデル生成部６２が学習した学習済モデルを用いて推論される停電時間帯までに目標となる運転状態に到達するように事前に空気調和機５の運転を制御する設定を出力する。しかしながら、推論装置７は、学習装置６のモデル生成部６２以外の装置から学習済モデルを取得し、当該学習済モデルを用いて推論される停電時間帯までに目標となる運転状態に到達するように事前に空気調和機５の運転を制御する設定を出力してもよい。

次に、図１２を用いて、推論装置７が推論する停電時間帯までに目標となる運転状態に到達するように事前に空気調和機５の運転を制御する設定を得るための処理を説明する。図１２は、実施の形態６に係る推論装置７の動作の手順を示すフローチャートである。図１２は、推論装置７が出力する設定に対応して行われる空気調和機５の動作の手順も示している。

ステップＳ２１において、データ取得部７１は、現在の運転状態を取得する。

ステップＳ２２において、推論部７２は、学習済モデル記憶部６３に記憶された学習済モデルに現在の運転状態を入力し、推論される停電時間帯までに目標となる運転状態に到達するように事前に空気調和機５の運転を制御する設定を得る。ステップＳ２３において、推論部７２は、推論される停電時間帯までに目標となる運転状態に到達するように事前に運転を制御する設定を空気調和機５に出力する。

ステップＳ２４において、空気調和機５のメインマイクロコンピュータは、推論部７２から出力された設定であって推論される停電時間帯までに目標となる運転状態に到達するように事前に空気調和機５の運転を制御する設定を用いて、ファンの回転数、ポンプの流量、及びヒータの駆動を制御する。これにより、推論される停電時間帯までに必要となる空気調和や給湯の環境を構築することができる。

なお、学習装置６及び推論装置７は、例えば、通信ネットワークを介して空気調和機５に接続される装置であってもよい。つまり、学習装置６及び推論装置７は、空気調和機５と別個の装置であってもよい。学習装置６及び推論装置７は、空気調和機５に内蔵されていてもよい。さらに、学習装置６及び推論装置７は、クラウドサーバ上に存在していてもよい。

モデル生成部６２は、複数の空気調和機から取得される学習用データを用いて、推論される停電時間帯までに目標となる運転状態に到達するように事前に制御対象の空気調和機の運転を制御する設定を学習してもよい。モデル生成部６２は、同一のエリアで使用される複数の空気調和機から学習用データを取得してもよいし、異なるエリアで独立して動作する複数の空気調和機から収集される学習用データを利用して推論される停電時間帯までに目標となる運転状態に到達するように事前に制御対象の空気調和機の運転を制御する設定を学習してもよい。また、学習用データを収集する空気調和機を、動作の途中で学習装置６及び推論装置７に追加したり学習装置６及び推論装置７から除去したりすることも可能である。さらに、ある空気調和機に関して推論される停電時間帯までに目標となる運転状態に到達するように事前に運転を制御する設定を学習した学習装置が上記のある空気調和機とは別の空気調和機に適用されてもよい。その場合、当該学習装置は、当該別の空気調和機に関して推論される停電時間帯までに目標となる運転状態に到達するように事前に運転を制御する設定を再学習して更新してもよい。

図１３は、実施の形態１に係る空気調和機１が有する第１電源供給部１０５、アクチュエータ駆動部１０６、第２電源供給部１０７、アクチュエータ制御部１０９、第３電源供給部１１０、電源同期信号部１１３及びレベルシフト部１１４の少なくとも一部の機能がプロセッサ９７によって実現される場合のプロセッサ９７を示す図である。つまり、第１電源供給部１０５、アクチュエータ駆動部１０６、第２電源供給部１０７、アクチュエータ制御部１０９、第３電源供給部１１０、電源同期信号部１１３及びレベルシフト部１１４の少なくとも一部の機能は、メモリ９８に格納されるプログラムを実行するプロセッサ９７によって実現されてもよい。プロセッサ９７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、処理システム、演算システム、マイクロプロセッサ、又はＤＳＰ（Digital Signal Processor）である。図１３には、メモリ９８も示されている。

第１電源供給部１０５、アクチュエータ駆動部１０６、第２電源供給部１０７、アクチュエータ制御部１０９、第３電源供給部１１０、電源同期信号部１１３及びレベルシフト部１１４の少なくとも一部の機能がプロセッサ９７によって実現される場合、当該一部の機能は、プロセッサ９７と、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせとによって実現される。ソフトウェア又はファームウェアは、プログラムとして記述され、メモリ９８に格納される。プロセッサ９７は、メモリ９８に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、第１電源供給部１０５、アクチュエータ駆動部１０６、第２電源供給部１０７、アクチュエータ制御部１０９、第３電源供給部１１０、電源同期信号部１１３及びレベルシフト部１１４の少なくとも一部の機能を実現する。

第１電源供給部１０５、アクチュエータ駆動部１０６、第２電源供給部１０７、アクチュエータ制御部１０９、第３電源供給部１１０、電源同期信号部１１３及びレベルシフト部１１４の少なくとも一部の機能がプロセッサ９７によって実現される場合、空気調和機１は、第１電源供給部１０５、アクチュエータ駆動部１０６、第２電源供給部１０７、アクチュエータ制御部１０９、第３電源供給部１１０、電源同期信号部１１３及びレベルシフト部１１４によって実行されるステップの少なくとも一部が結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ９８を有する。メモリ９８に格納されるプログラムは、第１電源供給部１０５、アクチュエータ駆動部１０６、第２電源供給部１０７、アクチュエータ制御部１０９、第３電源供給部１１０、電源同期信号部１１３及びレベルシフト部１１４が実行する手順又は方法の少なくとも一部をコンピュータに実行させるものであるともいえる。

メモリ９８は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）等の不揮発性若しくは揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク又はＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等である。

図１４は、実施の形態１に係る空気調和機１が有する第１電源供給部１０５、アクチュエータ駆動部１０６、第２電源供給部１０７、アクチュエータ制御部１０９、第３電源供給部１１０、電源同期信号部１１３及びレベルシフト部１１４の少なくとも一部が処理回路９９によって実現される場合の処理回路９９を示す図である。つまり、第１電源供給部１０５、アクチュエータ駆動部１０６、第２電源供給部１０７、アクチュエータ制御部１０９、第３電源供給部１１０、電源同期信号部１１３及びレベルシフト部１１４の少なくとも一部は、処理回路９３によって実現されてもよい。

処理回路９９は、専用のハードウェアである。処理回路９３は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化されたプロセッサ、並列プログラム化されたプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、又はこれらを組み合わせたものである。

第１電源供給部１０５、アクチュエータ駆動部１０６、第２電源供給部１０７、アクチュエータ制御部１０９、第３電源供給部１１０、電源同期信号部１１３及びレベルシフト部１１４の一部は、残部とは別個の専用のハードウェアによって実現されてもよい。

第１電源供給部１０５、アクチュエータ駆動部１０６、第２電源供給部１０７、アクチュエータ制御部１０９、第３電源供給部１１０、電源同期信号部１１３及びレベルシフト部１１４の複数の機能について、当該複数の機能の一部がソフトウェア又はファームウェアで実現され、当該複数の機能の残部が専用のハードウェアで実現されてもよい。このように、第１電源供給部１０５、アクチュエータ駆動部１０６、第２電源供給部１０７、アクチュエータ制御部１０９、第３電源供給部１１０、電源同期信号部１１３及びレベルシフト部１１４の複数の機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせによって実現することができる。

実施の形態２の第３電源供給部２１０及び実施の形態４の電源同期信号部４１３の各々の機能は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサによって実現されてもよい。当該メモリは、メモリ９８と同様のメモリである。当該プロセッサは、プロセッサ９７と同様のプロセッサである。第３電源供給部２１０及び電源同期信号部４１３の各々は、処理回路によって実現されてもよい。当該処理回路は、処理回路９９と同様の処理回路である。

実施の形態６に係る学習装置６が有するデータ取得部６１及びモデル生成部６２の少なくとも一部の機能は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサによって実現されてもよい。当該メモリは、メモリ９８と同様のメモリである。当該プロセッサは、プロセッサ９７と同様のプロセッサである。データ取得部６１及びモデル生成部６２の少なくとも一部は、処理回路によって実現されてもよい。当該処理回路は、処理回路９９と同様の処理回路である。

実施の形態６に係る推論装置７が有するデータ取得部７１及び推論部７２の少なくとも一部の機能は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサによって実現されてもよい。当該メモリは、メモリ９８と同様のメモリである。当該プロセッサは、プロセッサ９７と同様のプロセッサである。データ取得部７１及び推論部７２の少なくとも一部は、処理回路によって実現されてもよい。当該処理回路は、処理回路９９と同様の処理回路である。

以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略又は変更することも可能である。

１，２，３，５空気調和機、６学習装置、７推論装置、６１，７１データ取得部、６２モデル生成部、６３学習済モデル記憶部、７２推論部、９７プロセッサ、９８メモリ、９９処理回路、１０１，２０１，４０１基板、１０２交流電源、１０３ダイオードブリッジ、１０４，２０４，３０５電解コンデンサ、１０５第１電源供給部、１０６アクチュエータ駆動部、１０７第２電源供給部、１０８メインマイクロコンピュータ、１０９アクチュエータ制御部、１１０，２１０第３電源供給部、１１１，６１１記憶媒体、１１２サブマイクロコンピュータ、１１３，４１３電源同期信号部、１１４，４１４レベルシフト部、２１５給電保護回路、３０１直流の第１の電圧、３０２，３０３，３０６，５０４ダイオード、３０４抵抗、３０７出力部、５００，６０１フォトカプラ、５０１金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ、５０２直流の第３の電圧、５０３，６０２プルアップ抵抗、６２１報酬計算部、６２２関数更新部、８０１，８０２電圧波形。

Claims

交流の電源電圧を脈流に整流するダイオードブリッジと、
前記ダイオードブリッジによって整流された前記脈流の電圧を平滑する電解コンデンサと、
前記電解コンデンサによって平滑された電圧を直流の第１の電圧に変換する第１電源供給部と、
前記第１電源供給部によって得られた前記直流の第１の電圧を降下させて直流の第２の電圧を得る第２電源供給部と、
前記第２電源供給部によって得られた前記直流の第２の電圧を用いて空気調和の運転を制御するメインマイクロコンピュータと、
前記第２電源供給部によって得られた前記直流の第２の電圧を降下させて直流の第３の電圧を得る第３電源供給部と、
前記第３電源供給部によって得られた前記直流の第３の電圧を用いて空気調和に関連するデータを記憶する記憶媒体と、
前記第３電源供給部によって得られた前記直流の第３の電圧を用いて前記記憶媒体に前記データを記憶させるサブマイクロコンピュータと、
前記第２電源供給部によって得られた前記直流の第２の電圧を用いて停電時に前記メインマイクロコンピュータ及び前記サブマイクロコンピュータの処理を停止させるための信号を出力する電源同期信号部と、
前記電源同期信号部が出力する前記信号を前記直流の第３の電圧の信号に変換して前記直流の第３の電圧の信号を前記サブマイクロコンピュータに出力するレベルシフト部と
を備える空気調和機。
前記第１電源供給部と前記第３電源供給部との間に位置していて前記第１電源供給部によって得られた前記直流の第１の電圧を用いて充電する機能を有しており停電時に放電を行って前記第３電源供給部が前記直流の第３の電圧を前記サブマイクロコンピュータ及び前記記憶媒体に供給することを可能にする給電保護回路を更に備え、
前記第３電源供給部は、前記第２電源供給部によって得られた前記直流の第２の電圧を降下させて前記直流の第３の電圧を得ずに、前記第１電源供給部によって得られた前記直流の第１の電圧を降下させて前記直流の第３の電圧を得る
請求項１に記載の空気調和機。
前記レベルシフト部は、電圧を変換するための金属酸化膜半導体電界効果トランジスタを有する
請求項２に記載の空気調和機。
前記電源同期信号部は、逆並列接続された二つのフォトダイオードを含むフォトカプラを有する
請求項３に記載の空気調和機。
前記記憶媒体は、マイクロＳＤカード又はフラッシュメモリによって実現される
請求項４に記載の空気調和機。
請求項５に記載の空気調和機の電源が遮断された際の時間履歴と前記空気調和機の運転状態とを含む学習用データを取得するデータ取得部と、
前記データ取得部によって取得された前記学習用データを用いて前記空気調和機が停電する時間帯と停電時に必要となる運転の設定とを推論するための学習済モデルを生成するモデル生成部と
を備える学習装置。
請求項５に記載の空気調和機の運転状態を取得するデータ取得部と、
前記空気調和機が停電する時間帯と停電時に必要となる運転の設定とを推論するための学習済モデルを用いて、前記データ取得部によって取得された前記運転状態をもとに、停電時間帯までに設定温度に到達するように運転を制御させる信号を前記空気調和機が有するメインマイクロコンピュータへ出力する推論部とを備え、
前記推論部は、前記データ取得部によって取得された前記運転状態をもとに、前記停電時間帯に急激な電流遮断が発生しないように前記空気調和機が有するヒータ及びポンプを一時的に制御させる信号を前記メインマイクロコンピュータへ出力する
推論装置。