CN1063932A - 空调机的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明的致冷机控制器可以避免供给多个空调 机的电源在故障后又恢复正常时同时再启动多个空 调机而引起的电源电压降。给微处理器施加复位信 号的时间由时间设定电路任意设定。从产生复位信 号到启动压缩机所经过的时间是个任意值是由一个 时间设定开关设定的。微处理器根据这个开关的设 定值进行控制，改变启动空调机的延迟时间。电源在 故障之后恢复供电时，可以避免空调机同时再启动， 从而避免电源中出现电压降落。

Description

本发明涉及空调机的控制器，具体涉及用以防止一些致冷器的多个压缩机同时启动的控制器，在电源故障之后在交流电源得以恢复时这些致冷器由同一个交流电源驱动。

日本实用新案公开文件59-30818/1984公开了一种具有致冷循环（refrigeration  cycle）的空调机使用的传统的控制器。这种已公开的控制器具有一个用以启动和停止该空调机的操作开关、一个恒温器、和一个压缩机，所有这些都与交流电源串联连接。在这种串联连接的情况下，当操作开关处于“操作位置”（即高功率冷却、中功率冷却、低功率冷却三个位置）且恒温器被开启时，压缩机得电而被启动。定时器始终是开启的。

当多个上述传统的空调机由同一个交流电源供电时（例如旅馆里数百个房间中每间都设有一个空调机的情况），因在旅馆设施以外出了毛病而引起电源故障将会使所有的空调机停机，直到电源恢复供电时为止。电源一恢复供电，所有的压缩机就立即自动再启动。

但上述那种传统的空调机有不少缺点。假定电源故障发生在数百个空调机正处于运行状态的时候。当该电源恢复供电时，所有的空调机同时启动。亦即数百个压缩机即刻启动，产生很大的启动电流流经该供电系统，在交流电源中产生电压降落。解决这个问题的一个方案是加大交流电源的容量，但这需要的电力设施比正常运行所需要的量大得多。

日本实用新案公开文件62-43391/1987公开了一种带微计算机的控制器，该微计算机带有复位电路，用以在得电时使微计算机复位。该复位电路有一个电压检测器和一个定时电路。电压检测器用以在来自恒压电路的直流电压高于预定电压时输出一个复位信号。定时电路用以将电压检测器的输出延迟一预定时间，然后将其供应到微计算机的复位端上。复位电路是在预定时段之后，例如，直流电压高于预定电压时起，使微计算机复位的。这种安排确保微计算机只有在加到其上的电压完全确立之后才复位，因此微计算机能根据其初始程序可靠地启动。

在上述带微计算机的空调机的控制器中，复位信号的延迟时间在各种不同的微计算机之间在某种程度上是分布在一个范围内的，这是由于各微计算机中各电子部件的特性有差别的缘故，这种差别有时偶而还会减小供电恢复时的启动电流。但延迟时间分布的范围是有限的，因而启动电流不可能有足够的减小，从而仍然需要庞大的电力设施。

本发明的目的是解决供空调机使用的传统的控制器存在的上述这些问题。

本发明的另一个目的是为空调机提供一种改进的控制器，这种控制器能分散多个压缩机在供电恢复时的再启动时机，从而减小启动电流。

本发明为空调机提供一种按负荷控制致冷循环的控制器，该控制器包括：

一个整流滤波电路，用以将交流电源提供的交流电能整流滤波成直流电能;

一个复位电路，用以在预定时间之后，例如直流电压大于预定电压之后，产生复位输出信号;

一个操作开关，用以启动和停止压缩机的操作，

一个微计算机，用以在复位电路所进行的初始化之后判定操作开关是设置在启动位置还是在停止位置上，并在操作开关置于启动位置时给压缩机供电，所述的微处理机适合在交流电源出故障和恢复供电时被初始化，在操作开关处于启动位置时给压缩机供电;

一个时间设定电路，用以任意地改变复位电路中的预定时间的设定。

在另一个方案中，上述供致冷器使用的控制器可以包括：

一个整流滤波电路，用以将交流电源供给的交流电能整流并滤波成直流电能;

一个复位电路，用以在直流电压大于预定电压之后的预定时刻输出一个复位信号;

一个选择开关，具有多个可供选择的闭接点;及

一个微处理器，用以在来自复位电路的复位信号使其初始化之后决定闭合选择开关的一个接点，并在对应于该闭合接点的一段时延结束后当操作开关处理启动位置时开始给电动机驱动的压缩机供电。选择开关的各接点具有不同的时延。

当多个空调机都接到同一个交流电源上时，在时间设定电路中设定的预定时间分布在一个范围内的多个数值上。

当多个空调机都接到同一个交流电源上时，选择开关的接点整定值分布在一个范围内的多个不同整定值上。

本发明的供致冷器使用的控制器能在电源故障后重新恢复供电时自动错开再启动各空调机。该控制器还容许将开始给空调机的压缩机供电的定时改变成为任意值。通过将供电的定时分布在一个范围内的多个数值上就可以避免所有的压缩机在已故障的电源恢复正常时不致立刻都启动。

图1示出本发明一个实施例的时间设定电路的电路图。

图2示出配给各空调机交流电源的配电图。

图3示出图2所示的各空调机的透视图。

图4示出图3所示的空调机的冷却介质电路的电路图。

图5示出用以控制图4所示的冷却介质电路的控制电路图和各继电器。

图6示出图5所示的由各继电器控制的电路装置的电路图。

图7示出与图5电路的A1、A2和A3连接的测热电路图。

图8示出与图5所示的接插件64连接的开关单元的电路图。

图9示出图5所示的微计算机51所执行的主要操作的流程图。

图10示出对应于图9流程图的时间图。

图11示出在恢复供电时刻按图9的流程图操作时电流变化的时间图。

图12示出本发明另一个实施例的电路图。

图13是本发明再一个实施例的电路图。

图14是本发明又一个实施例的流程图。

参看图1，符号B1-B5接至图5中的同样符号B1-B5。图1中的“AC”与图6中的“AC”表示同一交流电源。降压变压器75将交流电源的电压降到大约24伏（有效值）。电源开关76是常闭开关，每次将其按压时，它将接点状态在打开与闭合两种状态之间转换。全波整流电路77有桥式连接的四个整流二极管。全波整流电路77所产生的直流电流由滤波电容器78滤波，产生24伏的直流电压，然后用以给继电器52-57（图5）供电。滤波电容器79、80、齐纳二极管81、电阻器82、83和功率晶体管84形成电压调节电路，该电路借助于功率晶体管84根据齐纳二极管81的齐纳电压对24伏直流电压进行稳压。

差动放大器85作为一个电压跟随器，其负反馈调到100%。于是，差动放大器85的输出电压可由电阻86与87的比值来确定。这个输出电压供应图5的微处理器51的端子V_REF上。编号88、89表示稳压电容器。电阻器90、91限定施加到微处理器的端V_ASS上的基准电压。

比较器92将电阻器90、91所确定的电压与电容器95上的端电压进行比较，并根据比较结果切换其输出。电容器95通过由电阻器93和齐纳二极管94组成的串联电路储存电荷。电容器96-98借助闭合开关99-101而与电容器95并联连接。当交流电源（AC）供电且电源开关76闭合时，复位电路得电，来自比较器92的复位信号输出到微处理器51的端子REST上。

在开关99-101打开的情况下，当该电源被提供用以稳定功率晶体管84的输出电压时，比较器92在其非反相输入端上接收由电阻器90、91所确定的电压。与此同时，功率晶体管的输出电压变得高于齐纳二极管94的电压，开始给电容器95充电。在电容器95的端电压高于比较器92的非反相输入端的电压时，比较器92的输出电压从高电压变成低电压。比较器92的输出电压从高电压变到低电压的时间取决于电容器95的充电时间，亦即取决于电阻器93的阻值和电容器95的电容量。

因此，操动该开关99-101来选择与电容器95并联连接的电容器96-98中的一部分以能设定改变比较器的输出所需要的时间，亦即复位信号供给微处理器51所需要的时间。例如，只用电容器95时，该时间约为0.5秒;电容器95与电容器96并联连接时，约为2秒钟;电容器95与电容器97并联连接时，约为2秒钟;电容器95与电容器98并联连接时，约为6秒钟。编号102表示一个二极管，在切断交流电源时这个二极管泄放储存在电容器95-98中的电荷。

参看图2。空调机1至12装设在同一建筑物中。交流电力设施13将来自公用电业公司的三相交流电源14的三相交流电源转换成单相交流电源，并将其供到该建筑物中。空调机1-12经断路器15-17分成多个组，各组例如一层为一组。当流入相应各组的电流大于预定值时，断路器15-17将切断电源。交流电力设施13给各组供电，其容量大得足以使所有的空调机1-12工作。但当交流电源14故障后恢复正常而且所有空调机1-12同时重新启动时，就会有高达正常工作电流3倍的启动电流流通。交流电力设施13的容量不足以承受这样大的启动电流，在这种情况下，导致整个系统电压降落。虽然这种电压降落可通过增大交流电力设施13的容量来消除，但这将增大交流电力设施的规模。

在这种电力设施中，本发明将交流电源故障之后恢复供电时发生的启动电流进行分配，以避免整个系统的电压降落而无需要增大交流电力设施的容量。

图3所示的空调机有一个电动机驱动式压缩机、一个冷凝器、一个膨胀装置和一个蒸发器，所有这些都连接在一个环路中形成一个致冷循环，装设在机壳31中。这个空调机安置在墙中，其背部暴露在空气中。这样，空调机通过其背部进气和排气，并由一个热交换器与外部空气进行热交换。在图3中A-A侧的空调机部分部分嵌入墙中。伸进室内的对置部分有一个吸气口32和供气口33。通过吸气口32吸入的室内空气由机内的热交换器加热或冷却，然后从供气口33吹出。控制器34有一个起动/停止开关、一个温度设定旋钮和一个风量设定开关。电源插销35与图2所示的断路器15供电的电力系统相连接，于是，交流电源从交流电力设施13通过断路器15供电。开关36设定初始化期间启动延迟时间，它装设在（前板37摘掉时可以看到的）控制箱38上。

图4中，电动机驱动式压缩机41有一个交流电动机单元和一个压缩机单元。压缩机41、冷凝器42、膨胀装置43（毛细管、汽化器阀等）和蒸发器44由一套冷却管道连接成一个环路。螺浆式通风机45由一个单相感应电动机49驱动，按箭头所示吹送外部空气，促进空气与冷凝器42之间的热交换（即增强冷凝器42的散热）。横向气流通风机46由单相感应电动机50驱动，按箭头所示吹送室内空气，促进室内空气与蒸发器44之间的热交换（即用蒸发器44冷却室内空气）。电动机49、50可在两种不同的转速之间切换。电动热器47、48装设在横向气流通风机所吹送的室内空气的通路中，因而它可以加热送入室内的空气。

图5中，当规定的直流电压施加到端子V_SS与V_DD之间时，微处理器51按已存储的程序操作。现在说明微处理器按该程序操作的过程。

编号52-57为电源继电器。电源继电器52控制电流施加到电动机50的过程，电源继电器53切换电动机49、50的转速。电源继电器54控制电流施加到电加热器47的过程，电源继电器55控制电流施加到电加热器48的过程，电源继电器56控制电流施加到压缩机41的过程，电源继电器57控制电流施加到电动机49的过程。这些继电器52-57如图6所示每个都具有一个常开接点或切换接点。供继电器52-57使用的驱动器58-63放大来自微处理器51的输出信号的功率，使它们能够激励继电器52-57。这些驱动器58-63装设在一个单插件集成电路中。当电加热器47或48或两者的温度高于特定值时，加热器保护器64切断接到继电器54、55的电路，保护电加热器47、48使它们不致过热。

连接件64与控制器34中的各开关相连接。微处理器51的端子R0、R1、R3是扫描信号的输出端子，端子K1、K2、K4、K8是扫描信号的输入端子。

图6中示出通过激励图5所示的继电器52-57控制的设备（如：电动机、压缩机、电加热器）的电路，其中的标注的字符“AC”表示由图2所示的断路器15供应的交流电源。当继电器52得电时，常开接点65闭合。当继电器57得电时，常开接点66闭合。当继电器56得电时，常开接点67闭合。同样，当继电器54得电时，常开接点68闭合。当继电器55得电时，常开接点69闭合。继电器53得电时，切换接点70、71动作。图6所示的常开接点65-69和切换接点70、71表示图5的继电器56-63都释放时的情况。

通过使图5的继电器52-57得电，可以接通电动机49、50、压缩机41和电加热器47、48并切换电动机49、50的转速。

图6中，编号72-74为电动机49、50和压缩机41的工作电容器。

图7示出了与图5的线A1-A3连接的测热电路的电路图。图7中，热敏电阻102装设在能检测蒸发器44的温度的位置上，热敏电阻103安置得检测有待空调的室内温度的位置上。电阻器104与热敏电阻102并联连接，电阻器105、106与热敏电阻102串联连接。电阻器107与热敏电阻103并联连接，电阻器108、109与热敏电阻103串联连接。电阻器110与111串联连接，电阻器112、113也串联连接，分别将已调节的电压供应到线A3和A2上。线A4和A1上施加对应于热敏电阻102、103所检测的温度的电压。

微处理器51对通过线A4、A1提取的电压进行模/数转换，并把它们作为温度数据使用。

图8示出与图5的接插件64连接的开关单元的电路图。在图8中，图5的连接件65相连接的连接件114与启动/停止开关115、室温设定开关116、电动机49、50的转速设定开关117和热选择开关118相连接。

启动/停止开关115是锁式开关，每次将其按压时其接点状态就会改变，并保持该接触状态直到再按压时为止。室温设定开关116、转速设定开关117和热/冷选择开关118都是滑接式开关，当其被操作时其接点闭合，产生格雷（Gray）码信号。这些开关115-118的接点开/闭状态由扫描操作来判断，在该扫描操作中，微处理器51从端子R0、R1、R3输出信号，并检查这些信号通过哪一个端子（K1、K2、K4或K8）返回。在微处理器51进行扫描时二极管119-126对信号流动的方向起限制作用。

图9示出图5的微处理器51执行的主要操作的流程图。在步骤S1给微处理器供应驱动电源之后，程序转到步骤S2，使微处理器51仍然处于不受控制的状态，直到一个复位信号施加到微处理器51的REST端子上时为止。当该复位信号被施加时，程序转到步骤S3，使微处理器初始化。从步骤S1并开始供电直到复位信号被给出时为止所经历的时间是通过操纵图1的开关99-101而设定的。在诸多空调机装设同一座建筑物中的情况下，开始供应复位信号的时间要得以适当地分配。

在复位信号施加后，步骤S3使微处理器51初始化。下个步骤S4检查开关115是否合上。当发现开关115被合上了时，程序进到步骤S5来启动空调机。例如，当开关118置于冷却操作时，微处理器使压缩机41和电动机49、50得电以进行冷却。发现开关115被打开，则程序进入步骤S6，停止空调机工作。

图10示出上述操作的时间图。在t₀时刻启动交流电源。这表示图9的步骤S1。接着，在t1时刻或t0时刻之后的T1，复位信号施加到微处理器51上。这表示图9步骤S2所做的判定。该延时T1如前所述是由开关99-101设定的。尔后，在时刻t2或是t1时刻以后的T2，压缩机得电。延迟时间T2是微处理器51初始化、在步骤S4进行判定、及在步骤S5开始接通压缩机所需要的时间。

上述结构的空调机按图2所示的配电图安装时，各空调机的开关99-101都是任意设定的。根据统计学，显然，按这些开关99-101的设定进行分组，属于各组的空调机个数会随着所安装的空调机总数的增加而变得相等。

因此，若安装各空调机时开关99-101是任意设定的，则在电源恢复时各空调机的再启动时间被分散开，以防止启动电流不致过大和不致因而在电源中产生电压降落。

有可能，在安装各空调机时按照一定的规则来设定开关99-101，例如，只合上供一楼的所有空调机使用的开关99和供二楼所有空调机使用的开关100，以使属于各相应组的空调机个数相等。

例如，在所有的开关99-101关断的情况下，属于A组的空调机的个数设定为100，在只有开关99合上情况下属于B组的空调机的个数设定为100，在只有开关100合上的情况下属于C组的空调机的个数设定为100，在只有开关101合上情况下属于D组的空调机的个数设定为100。在上述情况下，当市电电源恢复供电时的电流变化如图11所示，从该图中可以看出，最大电流小于Imax。图11所示的时间包括微处理器的处理时间。假定属于A-D组的所有空调机在电源故障之前都正在运行。显然，接通开关99-101中的两个或以上的开关将使空调机组数增大得大于四。

图12和图13是另一个实施例的电路图。图12对应于图1第一实施例，但不含电容器96-98和开关99-101。其它元件都与上一个实施例的类似。因此当电源从故障恢复到正常时输出复位信号所需要的时间取决于电容器95，亦即约为0.5秒。

图15对应于图8的实施例。图13的电路还包括一个12比特格雷码输出开关127和二极管128、129，能使扫描开关127设定的四个扫描状态：0、1、2、3。当复位信号从图12的电路加到图5的微处理器51上时，操作过程如图14的流程图所示。

步骤S21电源开始供电，程序处于等待阶段直到步骤S22复位信号施加到微处理器51上为止。当收到复位信号时，程序转到步骤S23，使微处理器51初始化，“初始化”包括诸如定时器置零之类的操作。接下去，在步骤S24，程序扫描开关127，以判定开关127置于0、1、2和3中的哪一个状态。步骤S25-S27是否直接到随后的步骤S28-S30取决于开关127的状态。亦即，当步骤S25判定开关127已置于状态“3”时，步骤S28-S30被执行以设定定时器为5.5秒（即接连执行步骤S28-S30将2、2和1.5秒加在一起）。当发现开关127置于状态“2”时，定时器被置到3.5秒;当发现开关127置于状态“1”时，定时器被置到1.5秒;当开关置于“0”状态时，定时器向左置到0秒。

如此调定定时器之后，启动定时器。定时器可以是连续递减到零的硬件定时器。在这种情况下就无需启动定时器。

在步骤S31，程序处于等待状态，直到定时器到时为止。当步骤S31判定该定时器的时间已到时，程序就转到步骤S32、S33和S34。这些步骤S32-S34的操作过程与图9中所示的步骤S4-S6相同。

操作是按图14的流程图进行时，与按图9流程图操作的情况一样，从启动电源到启动压缩机约的0.5秒的时延。因此，当采用图14的流程图，且当开关127处于“0”状态时，从开始供电到真正供电给压缩机所经历的时间为0.5秒。当开关状态为“1”时，时延为0.2秒，当其为“2”时，时延为4.0秒，当其为“3”时，时延为6.0秒。

本实施例的空调机如上一个实施例那样划分成A-D组的情况下，属于各相应组的各空调机在电源出故障后恢复正常时的启动时间和启动电流与图11的完全相同，效果也与上一个实施例的相同。

由于本发明的空调机每个都设有一个时间设定电路，该电路可任意改变“从启动电源到往控制器内的微处理器上施加复位信号所经历的”时间，因而可以将电源出故障之后恢复正常时启动空调机的时延调到任意值。

因此，当大量空调机接入同一个电源时，各空调机定时电路的设定值分布在一个范围内，从而使各空调机在电源从故障恢复正常时可以自动地一个接一个地启动，避免诸多空调机的启动电流不致即刻同时流入电源中，从而不致引起电源中电压降落。

换句话说，由于这种结构确保各空调机自动错开启动，因而对于“每次恢复供电时控制各空调机先后再启动的控制器”的需求消除了，对于“接顺再启动的控制器与各空调机相连接的信号线”的需求也消除了。

如果在启动微处理器时来自一个开关的供时间延迟使用的一个转换信号给予微处理器，类似的效果也能得到。

Claims (3)

1、空调机的一种控制装置，该空调机包括一个致冷回路，该回路具有一个由交流电源的交流电驱动的压缩机、一个冷凝器、一个膨胀装置和一个蒸发器、这四者由适当的致冷物管路按致冷物流动关系连接起来，其特征在于，该控制设备包括：

一个操作开关，有选择地置于起动位置或停止位置中的一个位置上；

一个微处理器，由上述电源供应单元供给的直流电驱动，用以在供给复位信号之后执行存储在其中的一个程序；

上述程序根据室温与设定温度之间的温差来控制上述交流电从上述交流电源至上述压缩机的供应；

一个供电电路，用以将上述交流电源供来的交流电转换直流电；

一个复位电路，用以在直流电压高于预定电压之后经过一个预定时间将上述复位信号输出到上述微处理器；和

一个时间设定电路，用以有选择地改变上述复位电路的上述预定时间。

2、根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，多个空调机连接到上述交流电源上，上述这些空调机按所述预定时间分成多个组，使得一个组的上述空调机在上述预定时间内完全相同，而另一组的上述空调机与所述一组中的预定组不同。

3、空调机的一种控制装置，该空调机包括一个致冷回路，该致冷回路有一个交流电源驱动的压缩机、一个冷凝器、一个膨胀装置和一个蒸发器，四者由适当的致冷物管路按致冷冻物流动关系连接起来，其特征在于，所述控制设备包括：

一个操作开关，有选择地置于启动位置和停止位置中的一个位置上;

一个微处理器，由上述供电电路供来的直流驱动，用以在供给复位信号之后执行存储在其中的一个程序;

上述程序根据室温与设定温度之间的温差来控制上述交流电从所述交流电源至所述压缩机的供应;

一个供电电路，用以将上述交流电源供来的交流电转换成直流电;

一个复位电路，用以在直流电压高于一预定电压时将上述复位信号输出到上述微处理器;

一个时间设定开关，用以设定延迟时间;和

控制装置，用以在上述微处理器收到上述复位信号时在经历上述延迟时间之后执行上述程序。

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