JPH074795A

JPH074795A - 可変速度圧縮機を有するガスヒートポンプ装置における制御装置

Info

Publication number: JPH074795A
Application number: JP5185525A
Authority: JP
Inventors: Steven R Hoglund; スティーブン、ロバート、ホグランド; Kerry E Ober; ケリー、エリス、オーバー; Philip J Zumsteg; フィリップ、ジョセフ、ザムステッグ
Original assignee: Gas Research Institute
Current assignee: Gas Technology Institute
Priority date: 1992-07-01
Filing date: 1993-06-29
Publication date: 1995-01-10
Also published as: US5438844A; CA2098680A1; US5628199A; CA2098680C

Abstract

(57)【要約】【目的】サーモスタット入力信号に応答する可変容量
制御性能をゆうする、ガスヒートポンプ装置用の制御装
置を得ることである。【構成】可変容量制御器は、ガスヒートポンプ装置の
可変容量加温／冷却負荷条件における実時間性能パラメ
−タを備える。除霜制御器が、ガスヒートポンプの加温
モード中に、連続する除霜サイクルの間の最長運転時間
と、各除霜サイクルの最短ヒートポンプ運転時間とを計
算する。それらの値は、それぞれ検出した時間と、温度
と、可変容量制御器により計算された可変容量運転条件
との関数として計算する。制御装置は、ガスヒートポン
プ装置が停止モードにある間に、ガスヒートポンプ装置
の各アクチュエータの正しい動作を、シ−ケンスされた
入力信号の関数として確認するための手動モードを持つ
事が好ましい。手動モード制御器は、種々の運転状態に
おけるガスヒートポンプ装置の効率的な運転制御を、所
定の運転パラメ−タを基にしてせぎするためのしく信号
を計算および発生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、進歩した多段可変容量
ガスエンジン駆動ヒートポンプ装置の自動システム制御
を行う、マイクロプロセッサを基にした、ソフトウエア
組み込み単一ボード制御装置に関するものである。本発
明の制御装置は診断機能、サービス機能および情報機能
を行う。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、好ま
しくはガスヒートポンプを制御するために実時間制御機
能、診断機能、サービス機能、および情報機能を持つ制
御装置を得ることである。

【０００３】本発明の別の目的は、装置、とくにガスヒ
ートポンプ装置をエネルギー効率およびコスト効率を高
くするようにして制御するために、弁、ファン、および
補助ヒータのようなハードウェアをシーケンスする制御
装置を得ることである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的および
その他の目的は、進歩した多段、可変容量ガスヒートポ
ンプ装置の自動システム制御を行う制御装置により達成
される。本発明の制御装置によりユーザーにとって快適
で、エネルギーを節約でき、装置を確実に制御でき、ガ
スヒートポンプに特に適当である診断機能、サービス機
能および情報機能も提供するものである。

【０００５】本発明の１つの好適な実施例に従って、こ
の制御装置はガスヒートポンプ装置の弁、ファンおよび
補助ヒータの時間シーケンシングを行う。この制御装置
はオン、オフ、および速度指令のためにエンジンの監視
制御も行う。この制御装置はガスヒートポンプ装置の運
転中の空気温度および液体温度、および通信安全スイッ
チの状態を検出できる。本発明の１つの好適な実施例に
従って、この制御装置は時間、１つまたは複数の温度お
よびその他の変数パラメータの関数としての「効果的
な」除霜制御を含む。「効果的な」除霜制御は構成可能
な時間−除霜設定を含むこともできる。この制御装置は
エンジン制御器およびサービス分析器との直列通信も含
むことができる。

【０００６】本発明の種々の好適な実施例に従って、制
御装置の診断機能は、ＬＥＤ指示による自己試験と、障
害条件の識別と、障害および要求されるサービスの指示
と、障害その他の関連するシステム状態パラメータの記
録とを含む。診断機能は、サービス係員が使用する障害
コードと、家屋所有者のような制御装置のオペーレータ
が使用するためのサービス優先権と、サービス分析器が
アクセスするための記録されたデータとを含むことがで
きる。

【０００７】本発明の別の種々の実施例に従って、制御
装置の情報機能は、システムとエンジンの少なくとも一
方のための履歴データと、障害履歴と、システム、エン
ジン、センサおよびアクチュエータの運転状態と、不揮
発性メモリ（ＮＶＭ）で見出だされる情報とを含むこと
ができる。制御装置の情報機能はサービス分析器と製造
者サービスの少なくとも一方による情報のアクセスを含
むことができる。この制御装置は屋内ユニット変圧器か
ら電力を供給することが好ましい。したがって、消去可
能で、プログラム可能な読出し専用メモリ（ＲＯＭ）お
よびＮＶＭは、制御装置への電力供給が断たれてもプロ
グラムおよび情報を保持するから、電池によるバックア
ップは絶対に必要というものではない。

【０００８】第２の制御器、および本発明の制御装置と
インタフェースするインタフェース装置は、室内サーモ
スタットと、屋内ブロワモータ速度制御器と、補助ヒー
タ制御器と、エンジン制御器（ＥＣＳ）と、サービス分
析器（ＳＡ）とを含むことが好ましい。室内サーモスタ
ットと、屋内ブロワモータ速度制御器と、補助ヒータ制
御器と、ガスヒートポンプ制御器との間でサーモスタッ
ト論理が通信させられる。ガスヒートポンプ制御装置は
制御信号を屋内ブロワモータ速度制御器へ送る。ガスヒ
ートポンプ制御装置は制御信号をエンジン制御器へ送
り、状態情報およびデータをエンジン制御器から受け
る。ガスヒートポンプ制御装置はシステム全体を制御す
るためにガスヒートポンプの部品と通信する。

【０００９】本発明の１つの好適な実施例に従って、制
御装置はガスエンジンにより駆動されるヒートポンプの
運転を制御するために使用することが好ましく、住宅に
設置するのにとくに適する、マイクロプロセッサを基に
した単一ボード制御装置である。この制御装置は、エン
ジンを直接制御しないエンジン監視制御機能、ガスヒー
トポンプ制御機能、除霜および補助加温制御機能、シス
テム障害検出機能、システム障害ロックアウト及びリセ
ット機能、システム情報および障害診断表示機能、直列
通信およびオンボード機能、現場サービス試験および手
動モード機能のような機能を行う。

【００１０】本発明の１つの好適な実施例に従って、制
御装置はガスヒートポンプに装置される安全でない、ク
ラス２の、低電圧制御器として構成される。この明細書
全体にわたって説明するように、制御装置をガスヒート
ポンプについて説明する。しかし、本発明の制御装置を
圧縮機の速度を制御する他の任意の適当な装置のよう
な、他の装置により駆動されるヒートポンプを、ガスエ
ンジンにより駆動されるヒートポンプの制御に類似する
やり方で制御するために使用できることが明らかであ
る。この明細書は本発明の１つの好適な実施例に主とし
て的を絞っているものであって、ガスヒートポンプを制
御するために制御装置が用いられるが、本発明の制御装
置を別の装置を制御するために使用できることも明らか
である。

【００１１】本発明の１つの好適な実施例に従って、ガ
スヒートポンプ装置は可変速度圧縮機を有する。ガスヒ
ートポンプ装置を制御するためにマイクロプロセッサを
有する制御装置が用いられる。この制御装置は、１つま
たは複数のサーモスタット出力信号、および種々の部品
およびガスヒートポンプ装置全体にわたる位置からの１
つまたは複数のセンサ入力信号に応答する。少なくとも
１つのサーモスタット出力信号を基にして、可変容量制
御手段は、ガスヒートポンプ装置の性能パラメータを実
時間で計算する。それらの性能パラメータは、応用可能
な制御アルゴリズムと、ソフトウエア可変値等の計算に
対応する出力信号を含むことができる。

【００１２】本発明の１つの好適な実施例においては、
可変容量制御器手段は、種々のセンサ入力信号を基にし
て各サーモスタット出力信号に応答する。それらのセン
サ入力信号は、たとえば、屋外空気温度と、液体管温度
と、屋内空気放出温度とに対応することがある。

【００１３】この制御装置は、連続する除霜サイクルの
間の最長ヒートポンプ運転時間と、ガスヒートポンプ装
置の加温モード中の各除霜サイクルの最短ヒートポンプ
運転時間とを、検出した時間と、制御入力を除霜するた
めの検出した時間と、温度と、前記可変容量制御手段に
より計算された可変容量運転条件との関数として計算す
る除霜制御手段を備えることも好ましい。本発明の１つ
の好適な実施例においては、除霜制御手段は検出された
圧縮機速度と、屋外空気温度と、ガスヒートポンプ装置
の放出される加温容量とを時間に関して積分して、最長
ガスヒートポンプ運転時間を決定する。

【００１４】この明細書および請求の範囲において使用
する「連続する除霜サイクルの間の最長ヒートポンプ運
転時間」という句は、ガスヒートポンプ装置の除霜運転
の間の時間を指し、「各除霜サイクルの最短ヒートポン
プ運転時間」という句は除霜運転の実際の時間に関連す
るものである。本発明の１つの好適な実施例に従って、
ガスヒートポンプ装置の全体の効率を最適にするため
に、各除霜運転のガスヒートポンプ運転時間を最短にし
ながら、連続する除霜サイクルの間のヒートポンプ運転
時間を最長にするためのアルゴリズムが用いられる。本
発明の制御装置は、除霜運転のために必要な時間を計算
し、ガスヒートポンプ装置の加温モードにおいてはシス
テム効率を最高にする、１つまたは複数のアルゴリズム
でプログラムされるマイクロプロセッサを含む。それら
のアルゴリズムは、検出した時間と、検出した温度と、
除霜時間選択入力と、可変容量運転条件のような変数の
うちの１つまたは複数を用いる。温度はガスヒートポン
プ装置の液体管温度と、屋外空気温度との少なくとも一
方に対応する。

【００１５】好適なアルゴリズムは、予め設定されてい
るしきい値に到達するまで、エンジンが運転している間
に一定の間隔で屋外空気温度と、エンジン速度と、除霜
選択入力との関数を積分する。除霜時間選択入力により
制御カーブを気候その他の適切な運転条件に適合させる
ために、その制御カーブを時間軸に沿って移動できる。
関数しきい値に達して除霜運転を開始した時に、一定の
間隔で液体管温度が所定のしきい値以下であるとする
と、除霜運転を開始できる。

【００１６】本発明の別の好適な実施例においては、制
御装置は交流入力電圧信号を対応する直流電圧信号へ変
換するための入力電圧モニタ制御手段も含む。その入力
電圧モニタ制御手段は直流電圧信号を利得プラス・オフ
セット増幅器のような演算増幅器へも供給する。入力電
圧モニタ制御手段は、交流入力電圧信号を半波整流する
ためのダイオードを有する入力電圧モニタ回路を含むこ
とが好ましいが、当業者であれば理解されるように、別
の手段を使用することもできる。

【００１７】本発明の別の好適な実施例に従って、制御
装置はガスヒートポンプ装置の現在の運転状態を決定す
るための、マイクロプロセッサのような計算手段も備え
る。現在の運転状態の検出された値を基にして、計算手
段は連続運転状態のために必要な条件を、センサ入力値
と、制御出力値と、ガスヒートポンプ装置を現在の運転
状態から連続運転状態へ移行させるための内部ソフトウ
エア変数値との少なくとも１つの関数として計算する。
本発明の１つの好適な実施例においては、計算手段は、
出力信号の被制御シーケンスを決定する少なくとも１つ
のプログラムされたアルゴリズムを含む。その被制御シ
ーケンスの結果としてガスヒートポンプ装置の全体の運
転効率が最高になる。「希望の」運転効率はガスヒート
ポンプ装置の最高効率を表すことが好ましい。連続運転
状態のために必要な条件は、計算手段により、センサに
駆動装置と、制御出力値と、内部ソフトウエア変数値と
の少なくとも１つの関数として計算される。

【００１８】本発明の更に別の好適な実施例において
は、制御装置は、エンジンが待機モードにある間にシー
ケンスされた入力信号の関数として、ガスヒートポンプ
装置の１つまたは複数のアクチュエータの正しい運転を
確認するための手動モード制御手段も備える。この手動
モード制御手段は各アクチュエータを制御するための出
力信号を計算および発生するから、所定の運転パーソナ
ル・コンピュータを基にしてガスヒートポンプ装置を効
率的に運転制御することができる。手動モード制御手段
は、エンジンが待機モードにある間に各アクチュエータ
が個々に制御されるような第１の制御レベルで動作する
ことが好ましい。手動モード制御手段は、ガスヒートポ
ンプ装置のある運転モード中に、ほかに１つまたは複数
のサーモスタットにより発生される代わりの信号を手動
モード制御手段が発生するような、第２の制御レベルで
動作することも好ましい。そのような運転モードにおい
ては、本発明の出力装置の出力はガスヒートポンプ装置
のエンジンオン／オフ出力、エンジン速度出力、屋外フ
ァンオン／オフ出力、屋外ファン速度出力、補助加温出
力、逆転弁出力、冷却剤弁出力、および屋内ブロワ速度
出力を制御装置の出力端子からの出力電圧値に応じて、
制御する。

【００１９】安全でない、クラス２、低電圧制御器とし
て使用すると、本発明の制御装置は制御装置を流体の侵
入から制御装置を保護する保護環境に設置し、ガスヒー
トポンプ装置の火花放電点火制御と同じ２４ＶＡＣ回路
に制御装置を接続しないというような、ある設置制約を
持つことが好ましい。

【００２０】本発明の制御装置は２種類のベースライン
・システム補助ヒータ型、すなわち、全てを備えている
ガス燃焼補助ボイラによる補助加温、または家庭用温水
による補助加温を制御することが好ましい。

【００２１】この制御装置は２つの直列データ通信ポー
トを持つことが好ましい。１つの直列データ通信ポート
は、それを介して制御装置へ指令を発する手持ち式のマ
イクロプロセッサを基にしたユーザー・インタフェース
装置のようなサービス分析器のための接続点を構成す
る。サービス分析器は経験に富んだ技術者へ、ヒートポ
ンプセンサ入力値およびアクチュエータ出力制御の表示
と、各アクチュエータに対する手動モードとは独立の第
１のレベル制御と、１つまたは複数のサーモスタットに
より通常供給される信号の代わりとして制御装置が機能
するような、ガスヒートポンプ装置の第２のレベルの手
動モード制御との、３つの重要な性能を提供する。

【００２２】手動モードにおける第１のレベルのコマン
ドは、ガスヒートポンプ装置の屋外ファン、屋内ブロ
ワ、逆転弁、分流弁、補助ヒーター、エンジン始動機、
混合気濃厚化弁、火花放電点火、エンジン・スロットル
その他の部品に関連するような個々のアクチュエータの
正しい動作を確認するために技術者により使用される。
エンジン、電動機または圧縮機を駆動するその他の駆動
機は、第１のレベルのコマンドにおいては運転モードに
あってはならない、すなわち、停止モードになければな
らない。第１のレベルにおいては、各アクチュエータは
手動モードで独立に制御できる。たとえば、第１のレベ
ルのコマンドはサービス分析器により、技術者からの押
しボタン入力に応答して制御装置へ供給される。

【００２３】手動モードにおいては、第２のレベルのコ
マンドは、押しボタンその他の入力装置、たとえば、技
術者によるシーケンスに応答して、サービス分析器によ
り制御装置へ供給されて、可変容量制御に関して説明し
たように、ガスヒートポンプ装置を運転させるために、
ガスヒートポンプ装置アルゴリズムに正しい制御を行わ
せる。第２のレベルにおいては、サービス分析器は電気
信号とデジタル符号化されたメッセージの組合わせを介
して、サーモスタットにより発生された信号に等しい信
号を種々の制御器状態で発生する。各「押しボタン」操
作に応じて、１つまたは複数のアクチュエータを制御で
きる。

【００２４】本発明の１つの好適な実施例に従って、制
御ソフトウエアはアクチュエータおよびアクチュエータ
速度を制御するために多変数制御アルゴリズムを実行す
る。１つの好適な実施例においては、事象により駆動さ
れる状態マシンが、ガスヒートポンプ装置が与えられた
時点において使用せねばならないある制御アルゴリズム
を選択する。事象により駆動される状態マシンは、セン
サ入力値、制御出力値、および内部ソフトウエア変数値
を含む、現在の事象または現在のデータを基にして現在
の運転状態および連続運転状態を決定する。

【００２５】連続運転状態へ移行させるために必要な諸
条件が満たされるまで、事象により駆動される状態マシ
ンは現在の運転状態を保つ。特定の基準セットが満たさ
れると、制御装置は現在の運転状態から連続運転状態へ
の移行を開始し、そのような連続運転状態におけるガス
ヒートポンプ装置の効率的な運転を維持するために、制
御装置からの制御アルゴリズムの適切なセットを採用す
る。事象により駆動される状態マシンは可変容量ガスヒ
ートポンプ装置の特定のシーケンスおよび性能に対して
責任を有する。

【００２６】本発明の１つの好適な実施例においては、
制御装置は、サーモスタット入力＃１（Ｙ２）、サーモ
スタット入力＃２（Ｗ、Ｇ、ＡＳ、Ｏ、Ｙ１）、冷却剤
弁（ＣＶ）出力、屋外ファンオン／オフ（ＦＯ）、補助
加温（ＡＨ）、逆転弁（ＲＶ）出力、屋内ブロワ可能化
（ＦＥ）出力、パワーアップ・リセット、サーモスタッ
ト検査灯、見張りタイマ、入力電圧モニタ、不揮発性メ
モリ（ＮＶＭ）、＋５ＶＤＣ電源、＋１６ＤＣ電源、通
信インタフェース、温度センサ・インタフェース、屋内
ブロワ速度（Ｆ）、除霜選択、ＬＥＤドライバ、および
低圧カットアウト・センスを含めて、種々のサブ回路を
備える。それらの回路のいくつかまたは全ての種々の類
似の組合わせを、当業者が知っているようにして使用で
きる。

【００２７】本発明の回路とサブ回路の少なくとも一方
の対応する入力と出力は約２４ＶＡＣ，これは約３０Ｖ
ＡＣのように高くなることがある、と、約３ＫＶ，６０
μｓの雷撃、約１５ＫＶ静電放電まで、および約±＋３
５０Ｖの過渡電圧への直接短絡に耐えられねばならな
い。本発明の回路とサブ回路の少なくとも一方は約−４
０℃から約＋６５℃までの周囲温度で確実に動作せねば
ならない。この明細書全体で説明し、かつ図面に示す、
温度、電圧等のような変数に対して与えられた値は、希
望の用途と好適な各実施例の結果の少なくとも一方、お
よび部品の材料および構造に応じて変えることができ
る。

【００２８】この明細書および請求の範囲全体で用いる
用語を下記のように定義して用いるものとする。

【００２９】・特記しない限り、全てのＡＣ電圧はＲＭ
Ｓ値である。・特記しない限り、全てのＡＣ電流はＲＭＳ値である。・ＳＡは、アメリカ合衆国ペンシルバニア州ヨーク（Yo
rk) 所在のヨーク・インターナショナル（York Intern
ational)から入手できるガスヒートポンプ・サービス分
析器のようなサービス分析器を指す。・ＥＣＳはエンジン制御装置を指す。・ＧＨＰＣはガスヒートポンプ制御装置を指す。・Ｔｓｔａｔはガスヒートポンプ・サーモスタットを指
す。・ＰＷＭはパルス幅変調された信号を指す。・ＰＸ．Ｘはマイクロプロセッサの入力ポート／出力ポ
ートを指す。・ＲＰは保護される「Ｒ」を指す。全てのアクチュエー
タの動力は２４ＶＡＣ電源回路における特定のトレース
から来る。・ＹＰは保護される「Ｙ」を指す。補助ヒーターからの
電力はＹ１ラインから来る。・ＶＡはボルトーアンペアを指す。・ＬＥＤは発光ダイオードを指す。・ＭＩＮＳＴＯＰＴＩＭＥは６分のような時間を指
す。・ＦＣ２１はＦＣＳにおり報告されたような、エンジン
始動失敗障害を指す。・ＳＴＲＲＰＭはエンジンの始動ＲＰＭを指す。・ＣＡＴ１はロックアウト障害コードのような障害種
類１を指す。・ＣＡＴ２は運転停止障害コードのような障害種類２
を指す。・切替えはあるエンジンＲＰＭを指す。

【００３０】サーモスタット入力＃１（Ｙ２）以下の回路についての説明に関しては、マイクロプロセ
ッサのＰ２２（個別入力端子）へ接続されている図３に
示されている回路の出力は、好適な実施例からの入力電
圧が比較的低い（≦1.0 ＶＤＣ）時は比較的高く（≧4.
2 ＶＤＣ）なければならず、入力電圧が比較的高い（2
2.0≦入力≦0.4 ＶＤＣピーク値、1.2 ｋΩ抵抗を通じ
て）時は比較的低く（≦0.8 ＶＤＣ）なければならな
い。本発明の１つの好適な実施例においては、出力は約
６ｍｓ以内に状態を切り換えることができねばならな
い。

【００３１】そのような回路は標準的なＹ２入力、２４
ＶＡＣリレー閉成、でも機能せねばならない。そのよう
な回路はサーモスタットリレー緩衝回路からの約１００
μＡ漏れ電流のための経路を設けねばならず、出力はこ
の特定の実施例においてはオフのままでなければならな
い。制御装置はＹ２回路の入力端子における２４ＶＤＣ
を１００％オンＰＷＭ信号と解釈せねばならない。

【００３２】そのような回路の入力はサーモスタットの
Ｙ２から来る。これは２４ＶＤＣ電源（Ｒ）から供給さ
れる安定化されていないＤＣＰＷＭ信号である。この
電圧の値はＲ（Ｒ：ルート2 ）−2.0 （２ダイオード降
下）のピーク値である。この電圧は、１７と３０ＶＤＣ
の間のＲに対して22.0から40.4の範囲である。Ｒ＝２４
ＶＤＣにおける公称値は31.9ＶＤＣである。この電圧
は、サーモスタット・サブベース内の１．２ｋΩ抵抗と
制御装置抵抗Ｒ１で構成された分圧器を通される。Ｒ１
が２４．０ｋΩに設定されると、Ｙ２入力は20.9と38/5
ＶＤＣの間の範囲である。ＰＷＭ速度指令はおのおの約
62.5ｍｓの１６のステップへ分割される。（速度１は6
2.5ｍｓに対しては高く、速度２は125 ｍｓに対しては
高い、等である。）約６ｍｓ以内でのスイッチングに対
する要求は、この信号の±１０％の許容誤差を基にして
いる。

【００３３】Ｙ２信号は抵抗（Ｒ１）を介してＤＣ光分
離器へ供給される。入力電圧が20.9と38.5の間である時
に出力トランジスタが飽和するように、Ｒ１の値は光分
離器のＬＥＤを可なり十分にターンオンするために選択
される。出力トランジスタのコレクタは、コレクタ電流
を約１ｍＡにセットするために選択されている抵抗によ
り＋５ＶＤＣまで引き上げられる。そのコレクタはマイ
クロプロセッサの入力ピンへも接続される。そのマイク
ロプロセッサは低電圧を「オン」と解釈する。このトラ
ンジスタの飽和電圧は0/2 ＶＤＣであって、マイクロピ
ンを0.8 ＶＤＣＶ_ILより十分低く保つ。

【００３４】Ｙ２信号が低い（≦1.0 ＶＤＣ）時は、Ｌ
ＥＤはターンオンせず、出力トランジスタをオフに保っ
て＋５ＶＤＣへ引き上げる。マイクロプロセッサはこれ
を「オフ」と解釈する。

【００３５】抵抗Ｒ１０５は、オフ状態において標準サ
ーモスタットからの１００μＡ漏れ電流のための経路を
提供する。オン状態におけるこの回路の出力は６０Ｈｚ
のパルスである。これを制御装置は１００％オンと解釈
する。0.001 μF のコンデンサおよび入力端子における
光分離器は静電気、雷および過渡現象からの保護を行
い、入力抵抗は２４ＶＤＣまでの短絡を取り扱うことが
できる。光分離器の入力端子におけるダイオードは、負
電圧が光分離器ＬＥＤの損傷を阻止する。

【００３６】サーモスタット入力＃２（Ｗ、Ｇ、ＡＳ、
Ｏ、Ｙ１）入力以下に行う回路についての説明に関して、図４（ａ）〜
４（ｅ）の回路の出力端子がマイクロプロセッサのＰ５
６、Ｐ５７、Ｐ２６、Ｐ５４、Ｐ５５（個別入力端子）
へ接続される。それらの出力は、入力が比較的高い（1
5.6≦入力≦28.6ＶＡＣ）時は比較的低く（≦0,8 ＶＤ
Ｃ）でなければならず、入力が比較的低い（≦0.25ＶＡ
Ｃ）時は比較的高く（≧2.2 ＶＤＣ、≧4.2 ＶＤＣであ
るＰ２６を除く）なければならない（基本的には回路開
放であるが、漏れ電流は−100 μAである）。

【００３７】図４（ａ）〜４（ｅ）の回路はその漏れ電
流を小さくして、オフ（高）状態を維持せねばならな
い。

【００３８】図４（ａ）〜４（ｅ）の回路の入力はサー
モスタットの出力端子から来る。各出力端子は、線を
「Ｒ」（公称24ＶＤＣ）へ接続し、またはリレーを開く
リレーとして機能する。各出力は１９ＡＷＧのように細
い線を約３０５メートル（１０００ｆｔ）の長さまで伝
わることができる。3.37Ω／約305 ｍ（1000ft) および
1.6 ｍＡにおいては、制御装置における電圧降下は1.4
ＶＡＣまでになる。制御装置の動作電圧は17.0〜30ＶＡ
Ｃであることが好ましいから、制御装置における対応す
る電圧は15.6〜28.6ＶＡＣの範囲にできる。

【００３９】その電圧は対応する制御装置入力回路の入
力抵抗へ加えられる。その抵抗を流れる電流はＡＣ光分
離器内のＬＥＤに発光させる。これが図４（ａ）〜４
（ｅ）に示されている。光分離器の出力トランジスタが
１５．６〜２８．８ＶＡＣの電圧で飽和するように、入
力抵抗値が選択される。出力トランジスタののコレクタ
は、コレクタ電流をセットする抵抗を介して＋５ＶＤＣ
へ引き上げられる。そのコレクタはマイクロプロセッサ
の入力端子へも接続される。そのマイクロプロセッサは
低電圧を「オン」と解釈する。出力トランジスタの飽和
電圧は0.3 ＶＤＣであって、マイクロプロセッサを0.8
ＶＤＣＶ_ILより十分低く維持する。サーモスタット・
リレーが開かれると、リレー接点の間のＲＣ緩衝ネット
ワークが小さい（約100 μＡ）の漏れ電流を生ずる。コ
レクタの入力回路は入力端子から共通回路点までのシャ
ント抵抗を有し、その漏れ電流を小さくする。そのシャ
ント抵抗を流れる100 μＡの電流が光分離器中のＬＥＤ
をターンオンさせるために十分な電圧を発生しないよう
に、シャント抵抗の抵抗値は選択される。このオフ状態
においては、光分離器の出力トランジスタのコレクタが
＋５ＶＤＣへ引き上げられるように、その出力トランジ
スタはターンオフされる。この回路点はマイクロプロセ
ッサの入力端子へ接続される。マイクロプロセッサは高
い電圧を「オフ」と解釈する。

【００４０】ＡＳ回路は実際はサーモスタット回路では
なく、２つの補助ヒート安全スイッチ（常閉）を介して
Ｗラインへ接続されるから、正常な運転状態の下ではＡ
ＳはＷへ接続される。Ｗ入力回路は約100 μＡに漏れ電
流を小さくするシャント抵抗を有するから、ＡＳ回路は
シャント抵抗を持つ必要はない。

【００４１】入力端子における0.001 μＦのコンデンサ
と光分離器は静電気、雷、過渡現象から保護し、入力抵
抗は２４ＶＡＣへの短絡を取り扱うことができる。

【００４２】とくに接続の間違い、または２４ＶＡＣへ
の短絡がＡＣ回路を補助ヒーターへロックオンさせて、
安全問題を引き起こすという懸念が存在する場合には、
Ｒ７（5.1 ｋΩ）を除去することによりＡＳ回路を不能
にできる。

【００４３】冷却剤弁（ＣＶ）出力回路についての以下の説明に関しては、Ｈが比較的高い
（15.6≦Ｈ≦28.6ＶＡＣ）時はＣＶ出力はオンであるこ
とが好ましく（２４ＶＡＣおよびＲＰからＣＶまで電流
を小さくする）、Ｈが比較的低い（≦0.25ＶＡＣ）時は
ＣＶ出力はオフ（回路開放）であることが好ましい。Ｈ
はサーモスタットのＯ線へ通常接続されるから、サーモ
スタットが冷却モードにある時はＨは常に高い。ＣＶ出
力端子への予測される負荷は２４ＤＣにおいて7.68Ｗで
ある。

【００４４】Ｈラインがオン（通常は２４ＶＤＣ）の時
はＣＶ出力はターンオンされる。トライアックＴＲ７に
おける２つの抵抗により構成されている分圧器は、ゲー
トをターンオンして電流がＨからトライアックのＭＴ１
へ流れることを許す。その電流はトライアックを通って
ＴＲ１のゲートへ流れ込む。このゲート電流はＴＲ１を
ターンオンして、ＣＶ出力がＲＰからの電流を小さくす
ることを許す。

【００４５】Ｈラインがオフ（≦0.25ＶＡＣ）である
と、トライアックＴＲ７が阻止状態を維持するように、
無視できる電圧が、トライアックＴＲ７のゲートへ加え
られる。これはゲート電流がＴＲ１へ流れ込むことを阻
止して、ＴＲ１を阻止状態でオフに維持し、ＣＶ出力を
０ＶＡＣに維持し、電流を吸収しなくする。

【００４６】出力端子における0.001 μＦのコンデンサ
と、トライアックの比較的高い（４００Ｖ）降伏電圧が
静電気、雷、過渡現象から、および２４ＶＡＣへの短絡
から保護する。トライアックの入力端子と出力端子の間
のＲＣ緩衝ネットワークは、誘導負荷からの転流ｄｖ／
ｄｔがトライアックをオンに保持して、出力の制御を行
えなくすることを阻止するために必要である。

【００４７】ファンオン／オフ（ＦＯ）、ファン速度
（ＦＳ）、補助加温（ＡＨ）、弁逆転（ＲＶ）出力以下の回路説明に関して、マイクロプロセッサの制御出
力（Ｐ４６、Ｐ４５、Ｐ４２、Ｐ４４）が高い（≧4.2
ＶＤＣ）時に、図６（ａ）〜６（ｄ）に示されている出
力をオフ（開回路）にせねばならない。マイクロプロセ
ッサの出力が比較的低い（≦0.45ＶＤＣ）と、出力はオ
ン（２４ＶＡＣ、およびＲＰまたはＹＰから負荷への電
流を小さくする）にすべきであり、Ｙ１がオフ（≦0.25
ＶＡＣ）の時はＡＨ出力を不能にすべきである。それら
の出力における予測される負荷はたとえば、ＦＯ−４Ｖ
Ａ流入、３．５ＶＡ阻止、ＦＳ−４ＶＡ流入、３．５Ｖ
Ａ阻止、ＡＨ−４０ＶＡ流入、１１ＶＡ阻止、ＲＶ−３
８ＶＡ流入、１２ＶＡ阻止である．マイクロプロセッサ
が出力ピンを比較的低くセットして、電流が＋５ＶＤＣ
から光トライアック・ドライバのＬＥＤを通って流れる
ことを許す時に、図６（ａ）〜６（ｄ）の回路はターン
オンされる。この電流は出力ダイアックをターンオンす
る。そうすると電流が出力トライアックのゲートへ流れ
込むことができるようにされる。このゲート電流はトラ
イアックをターンオンして、ＲＰまたはＹＰからＡＨ出
力への電流を小さくできるようにする。

【００４８】オフ状態においては、マイクロプロセッサ
の出力は比較的高い。そうするとＬＥＤがオフにされ、
それによりダイアックがターンオフされる。トライアッ
クへ流れ込むゲート電流が存在しないと、そのトライア
ックは阻止状態に保持されるから出力は電流を小さくせ
ず、電圧は０ＶＡＣに維持される。

【００４９】出力端子における0.001 μＦのコンデンサ
と、トライアックの比較的高い（４００Ｖ）降伏電圧が
静電気、雷、過渡現象から、および２４ＶＡＣへの短絡
から保護する。トライアックの入力端子と出力端子の間
のＲＣ緩衝ネットワークは、誘導負荷からの転流ｄｖ／
ｄｔがトライアックをオンに保持して、出力の制御を行
えなくすることを阻止するために必要である。

【００５０】屋内ブロワ可能化（ＦＥ）出力図７に示されている回路に関して、マイクロプロセッサ
の制御出力Ｐ４７が比較的低い（≦0.45ＶＤＣ）時に、
ＦＥ出力はオンでなければならない（２４ＶＡＣ、ＲＰ
から１５００Ωの負荷抵抗への電流を小さくする）。Ｗ
ラインが比較的高い（15.6≦Ｗ≦28.6ＶＡＣ）時にも出
力はオンでなければならない。

【００５１】マイクロプロセッサによりＦＥが可能状態
にされ、Ｗがオンにされることを指令されない時は、Ｗ
入力回路をターンオンすべきでない（出力≦0.8 ＶＤ
Ｃ）．Ｗ入力がターンオンされないように、トライアッ
クＴＲ８を流れる電流プラスサーモスタット漏れ電流
（約100 μＡ）は0.25mAより小さくなければならない。
ＩＤブロワ高速度選択および補助ヒーターの可能化を避
けるために、Ｗラインは0.25ＶＡＣより少なくなければ
ならない。

【００５２】Ｐ４７が比較的高い（≧4.2 ＶＡＣ）時は
ＦＥ出力はオフ（≦1.0 ＶＡＣ）でなければならない。
外部から指令されなければＷもオフ（≦0.25ＶＡＣ）で
なければならない。

【００５３】この回路は２つの機構のいずれかによりタ
ーンオンできる。第１の機構はマイクロプロセッサの出
力端子における低電圧であって、光トライアック・ドラ
イバをターンオンし、従って回路ＦＯ、ＦＳ、ＲＶ、Ａ
Ｈと同様に出力トライアックをターンオンする。

【００５４】Ｗにおける比較的高い電圧（公称２４ＶＤ
Ｃ）により出力をターンオンすることもできる。それ
は、ＣＶ回路と同様に、ＴＲ８をターンオンし、従って
ＴＲ６をターンオンする。

【００５５】ＦＥ出力をオフにするために、マイクロプ
ロセッサ出力は比較的高く（約５ＶＤＣ）、Ｗラインは
オフ（≦0.25ＶＡＣ）でなければならない。出力トライ
アックはＴＲ８または光トライアック・ドライバにより
ターンオンされないから、出力トライアックは阻止状態
にある。

【００５６】出力端子における0.001 μＦのコンデンサ
と、トライアックの比較的高い（４００Ｖ）降伏電圧が
静電気、雷、過渡現象から、および２４ＶＡＣへの短絡
から保護する。トライアックの入力端子と出力端子の間
のＲＣ緩衝ネットワークは、誘導負荷からの転流ｄｖ／
ｄｔがトライアックをオンに保持して、出力の制御を行
えなくすることを阻止するために必要である。

【００５７】パワーアップ・リセット回路図８に示されている回路を参照して、電力がマイクロプ
ロセッサへ供給された時はこの回路の出力（マイクロプ
ロセッサのＲＥＳＥＴ線）は比較的低く（≦0.8 ＶＤ
Ｃ）なければならず、最短で４０ｍｓ後に比較的高い
（≧2.2 ＶＤＣ）値へ切り換えねばならない。任意の時
刻に、マイクロプロセッサへ供給される＋５ＶＤＣ電圧
が4.4 ＶＤＣへ降下したとすると、リセット回路の出力
を低い値へ切り換えねばならず、電源電圧が4.5 ＶＤＣ
より高くなってから４０ｍｓ経過するまで低くなってい
なければならない。また、入力が比較的低くなった時に
ＲＥＳＥＴを比較的低く（≦２μsec ）する論理信号入
力を供給せねばならない。ＲＥＳＥＴが低くなるため
に、その論理入力は比較的低いままでなければならない
（≧１５０nsの間）。論理入力が高い値へ戻った後では
ＲＥＳＥＴは比較的低いままでなければならない（≧４
０msの間) 。

【００５８】本発明の１つの好適な実施例においては、
マイクロプロセッサは、パワーアップ・リセットされる
と、それのリセット線を、＋５ＶＤＣがＶＤＤ端子に現
れた後短くとも４０msの間低く保つ事を必要とする。

【００５９】この時間が経過した後で、別のリセットを
求められなければＲＥＳＥＴ線を高く維持せねばならな
い。この回路のために、電源監視回路が用いられる。本
発明の１つの好適な実施例に従うこのチップは２つの検
出回路を有する。それらの検出回路のいずれかがリセッ
ト状態を変化させることができる。

【００６０】第１の検出入力はＳＥＮＳＥ入力であり、
2.5 ＶＤＣで切り替わる比較器である。ＳＥＮＳＥ入力
は分圧器を介して＋５ＶＤＣ線へ接続される。＋５ＶＤ
Ｃ線が4.5 ＶＤＣの時に比較器がトリップする（2.5 Ｖ
ＤＣ）ように抵抗値が選択される。電力が制御器へ最初
に供給されると、＋５ＶＤＣ線が4.5 ＶＤＣへ上昇して
もＲＥＳＥＴ線は低く維持される。電圧が4.5 ＶＤＣに
達すると、比較器はトリップして内部タイマがスタート
する。このタイマの値は外部遅延コンデンサ（Ｃ７２）
によりセットされる。このタイマが時間切れした後で、
ＲＥＳＥＴ線は高くなり、マイクロプロセッサはそれの
プログラムを開始する。遅延コンデンサの容量は、４０
ｍｓの遅延プラス、最悪の場合の許容誤差および温度定
格を考慮した５０％の安全余裕を確保するために選択す
ることが好ましい。

【００６１】第２の入力はＲＥＳＥＴＩＮ入力であ
る。この入力は見張りタイマ回路の出力端子へ結合され
る。見張り回路が常に低く低下する（≦0.8 ＶＤＣ）と
すると、ＲＥＳＥＴ線は引き下げられ、ＲＥＳＥＴＩ
Ｎ入力が再び高く（≧2.0 ＶＤＣ）なるまで低い値を保
つ。上記遅延はこの場合にも同様に動作する。

【００６２】サーモスタット検査灯回路次に図９に示されている回路について説明する。マイク
ロプロセッサのＰ５２が低い（≦0.45ＶＤＣ）時にこの
回路の出力をオン（サーモスタットからＬＥＤを介して
電流を小さくする）にせねばならず、Ｐ５２が高い（≧
4.4 ＶＤＣ）時にはオフ（電流を小さくしない）にせね
ばならない。この回路は約２Ｈｚの周波数で切り変える
ことができなければならない。

【００６３】マイクロプロセッサの出力が低いと、光分
離器ＬＥＤがターンオンする。そうすると電流を出力ト
ランジスタに流すことができる。電流は、ダイオードお
よび８２０Ωの抵抗により半波整流された２４ＶＡＣか
らサーモスタット検査灯を流れて、その検査灯を点灯す
る。マイクロプロセッサの出力が高いと、光分離器ＬＥ
Ｄはターンオフされて、電流の流れは阻止され、検査灯
をオフ状態に保つ。

【００６４】出力端子における0.001 μＦのコンデンサ
と、光分離器の出力端子におけるダイオードが静電気、
雷、過渡現象から、および２４ＶＡＣへの短絡から保護
する。

【００６５】見張りタイマ回路以下に行う回路の説明に関して、図１０に示すように、
この回路の入力端子はマイクロプロセッサの出力端子Ｐ
５３である。このピン出力端子は、正常な運転中は回路
の出力（ＲＳＩ−電源監視回路のＲＥＳＥＴＩＮ入
力）を比較的高く（≧2.0 ＶＤＣ）維持する信号を供給
せねばならない。このピン出力端子が比較的低く（≦o.
8 ＶＤＣ）なると、マイクロプロセッサはリセットされ
る。出力端子Ｐ５３が高くされ、低くされ、または不正
確な周波数で充電されると、出力（ＲＳＩ）は低くなっ
て、マイクロプロセッサをリセットせねばならない。

【００６６】パワーアップされると、見張り回路の出力
（リセット・チップのＲＳＩ入力）が自動的に引き上げ
られて、マイクロプロセッサが見張り入力Ｐ５３を実行
およびスタートできるようにする。リセットされないよ
うにするためには、演算増幅器の反転出力端子における
電圧を非反転入力端子における電圧より低くしなければ
ならない。Ｐ５３からの有効なパルスがないと、反転入
力端子は1.8 ＭΩの抵抗を介して充電することを許され
る。それが非反転入力端子における電圧より高いレベル
まで充電されるとすると、見張り出力は低く切り換えら
れ、マイクロプロセッサをリセットさせる。本発明の１
つの好適な実施例に従って、見張り入力端子Ｐ５３にお
けるマイクロプロセッサからのパルスは２Ｈｚの方形波
で、反転端子における電圧を放電させるために十分長く
トランジスタをターンオンする。見張り入力端子Ｐ５３
におけるパルスが速すぎる（または低く保たれる）とす
ると、トランジスタはターンオンせず、リセットは行わ
れない。パルスが遅すぎる（または高く保たれる）とす
ると、トランジスタは反転端子における電圧を放電させ
ず、リセットが行われる。

【００６７】入力電圧モニタ回路次に図１１に示されている回路について説明する。この
回路の入力は分離トランスの一次側における２４ＶＡＣ
入力電圧である。マイクロプロセッサのＰ７１（Ａ／Ｄ
入力端子）へ接続されている出力端子はＡＣ電圧の３つ
の値１７ＶＡＣ、１８．５ＶＡＣおよび２０ＶＡＣのお
のおのに対して下記の範囲内に入らねばならない。

【００６８】＜１７ＶＡＣ：Ｐ７１≦２．０ＶＤＣ１７ＶＡＣ：２．０≦Ｐ７１≦２．５ＶＤＣ１８．５ＶＡＣ：２．５≦Ｐ７１≦３．０ＶＤＣ２０ＶＡＣ：３．０≦Ｐ７１≦３．５ＶＤＣ＞２０ＶＡＣ：Ｐ７１≧３．５ＶＤＣ２４ＶＤＣ信号をＤＣ表現へ、分離トランスの一次側に
おいて得られた入力電圧を半波整流するためにダイオー
ドＤ１５を用いる。＋５ＶＤＣ回路が１０ＭΩ抵抗によ
り２４ＶＡＣ回路から分離される。抵抗、Ｒ７５、が半
波電圧の小さいサンプルを取り、ＣＲＣネットワークが
この信号のリップルを濾波する。濾波されたＤＣ電圧
は、上記要求に合致するために入力−出力変換を行う利
得プラスオフセット増幅器へ供給される。ＡＣ入力電圧
線における0.001 μＦのコンデンサが静電気、雷、過渡
現象から保護する。

【００６９】不揮発性メモリ（ＮＶＭ）次に図１２を参照する。ＮＶＭ回路は制御装置がデータ
をＥＥＰＲＯＭへ書込めるようにせねばならず、かつチ
ップからデータを検索できるようにせねばならない。た
とえば、制御装置は１０年寿命サイクルの間１２時間ご
とにデータを書込むことができる。任意の時刻にＳＡを
介してデータをアクセスできねばならない。ＥＥＰＲＯ
Ｍはそれが記憶しているデータを停電中または電圧低下
の間データを無期限に保持せねばならない。

【００７０】制御装置はＰ３４を高く（≧2.0 ＶＤＣ）
へセットして、ＮＶＭチップをそれのＣＳ入力にできる
ようにする。ＣＳが比較的低い（≦0.8 ＶＤＣ）と、チ
ップは待機モードにあり、非常に小さい電流（約100 μ
A ）を必要とする。１２８×８メモリ構成を選択するた
めに、ＮＶＭチップのＯＲＧピンは接地される。制御装
置はＣＳを高くセットしてチップを動作モードに置き、
それから６９５Kbit/sのクロック信号をＳＫ入力端子へ
送り出す。データおよびコマンドが制御装置からＤＩ入
力端子へ直列に送られ、ＮＶＭからのデータがＤＯ入力
端子を介して制御装置へ直列に送り返される。

【００７１】＋５ＶＤＣ電源回路次に＋５ＶＤＣ電源回路について説明する。この電源回
路へは、好ましくは１７〜３５ＶＡＣ、公称２４ＶＡ
Ｃ，のＡＣ電圧が入力として供給され、出力として安定
化されたＤＣ電圧、＋５ＶＤＣ±５％，を発生する。こ
の出力の最大負荷電流は２２５ｍＡで、平均負荷電流は
１２５ＭＡである。

【００７２】過渡現象の発生を抑制するために、２４Ｖ
ＡＣ入力端子はＭＯＶにより橋絡される。そうすると、
ＡＣ電圧の高い側と低い側がＬＣライン・フィルタを通
る。そうすると濾波された２４ＶＡＣが分離降圧トラン
スの一次側へ入力される。このトランスの巻線比はほぼ
２：１であるから二次電圧は約１２ＶＡＣである。この
電圧はダイオード・ブリッジにより全波整流され、１０
００μＦのコンデンサにより平滑にされる。平滑にされ
て、安定化されていないＤＣ電圧は＋５ＶＤＣ電圧安定
器へ供給される。この電圧安定器の出力はまた平滑にさ
れて制御装置へ供給される＋５ＶＤＣ電源電圧になる。

【００７３】入力端子、ＭＯＶ、インダクタ、および分
離トランスにおける0.001 μＦのコンデンサの全てが静
電気、雷、過渡現象から、および２４ＶＡＣへの短絡か
ら保護する。

【００７４】＋１６ＶＤＣ電源回路次に図１４を参照して＋１６ＶＤＣ電源回路について説
明する。この回路への入力は分離トランスの一次側にお
ける２４ＶＡＣ電圧（１７〜３０ＶＡＣの範囲）であ
る。出力は約＋１６ＶＡＣであって、最大負荷電流は６
０ｍＡ、平均負荷電流は３５ｍＡである。

【００７５】この電源はそれの入力を２４ＶＡＣ一次側
から得る。このＡＣ電圧はダイオードにより半波整流さ
れ、３３０μＦのコンデンサにより平滑にされる。安定
化されていないこのＤＣ電圧は電流制限抵抗を介してツ
ェナーダイオードへ供給される。このツェナーダイオー
ドのツェナー電圧は公称１６ＶＤＣ（±１０％）であ
る。この電圧はトランジスタのベースをターンオンす
る。そのトランジスタはそれの電源電流を安定化されて
いないＤＣ電圧から取り出す。このトランジスタのエミ
ッタ（ほぼ15.3ＶＡＣ）は＋１６ＶＤＣ電源の源であ
る。２４ＶＡＣ入力端子における0.001 μＦのコンデン
サは静電気、雷、過渡現象から、および２４ＶＡＣへの
短絡から保護する。

【００７６】通信インタフェース回路（ＲｘＤ、Ｔｘ
Ｄ）次に図１５、図１６を参照して通信インタフェース回路
について説明する。送信通信回路および受信通信回路が
ＥＣＳとＳＡの２種類の装置と通信する。どの装置へ送
信し、またはどの装置から受信するかを決定するために
装置選択が行われる。通信されるデータは４８００ボー
の直列態様であることが好ましい。回路の立上がり時間
および立ち下がり時間（Ｔ_r、Ｔ_f）は約≦６０μｓで
あり、時間高および時間低（Ｔ_high、Ｔ_low）は約≧１
３７μｓである。総ビット時間（Ｔ_bit）は約４１４〜
４１８μｓ（４８００ボー）でなければならない。Ｔｘ
Ｄが比較的高い（≧2.2 ＶＤＣ）と、送信回路はオフで
なければならない（装置へ流れ込む電流は≦7 ｍＡであ
る）。ＴｘＤが比較的低い（≦0.8 ＶＤＣ）と、この回
路はオンでなければならない（装置へ流れ込む電流は7
〜28ｍＡである）。電流が受信回路へ流れ込まないと、
ＲｘＤは比較的高く（≧2.2 ＶＤＣ）なければならず、
電流が流れ込むときは、ＲｘＤは比較的低く（≦0.8 Ｖ
ＤＣ）なければならない。制御装置は通信のための電流
源を構成すべきである。高速スイッチングを確実に行う
ために、それらの回路がオン状態である時の電流は≧17
ｍＡでなければならない。

【００７７】送信回路は入力が多重化されている２つの
同一の回路を備える。その多重化はゲートされた非反転
バッファにより行われる。この機能のために２つのマイ
クロプロセッサ出力端子、Ｐ４０、Ｐ４１、が用いられ
る。Ｐ４１が比較的高い（≧4.2 ＶＤＣ）とするとＳＡ
が選択される。Ｐ４１が高いとＥＣＳが選択される。ピ
ン電圧が比較的低い（≦o.8 ＶＤＣ）とすると、装置の
選択が解除される。ＴｘＤ（マイクロプロセッサからの
送信データ）が能動回路のバッファを通じて送られ、光
分離器の入力ＬＥＤを制御する。ＴｘＤが比較的低い
（≦0.8 ＶＤＣ）とするとＬＥＤはターンオンし、Ｔｘ
Ｄが比較的高い（≧2.2 ＶＤＣ）とするとＬＥＤはター
ンオフする。それらの光分離器の出力トランジスタは電
流を装置ＥＣＳとＳＡへ送る。この電流は＋１６ＶＤＣ
電源から来る。各装置における入力は光分離器の抵抗お
よびＬＥＤである。出力トランジスタを通って装置のＬ
ＥＤへ流れ込む電流は１７〜２８ｍＡであって、ＬＥＤ
は出力トランジスタをターンオンし、それは「０」と解
釈される。電流が≦７ｍＡであると、信号は「１」と解
釈される。出力脚内の抵抗は電流をセットして最適スイ
ッチング特性を達成する。

【００７８】受信回路は送信回路とは逆のように動作す
る。同じ多重化信号が存在する（Ｐ４０、Ｐ４１）。こ
の場合には、そちＥＣＳまたはＳＡはデータを制御装置
へ送っている。装置は光分離器のＬＥＤをターンオンお
よびターンオフしてデータを送る。この光分離器の出力
トランジスタの出力端子が抵抗およびダイオードを介し
て制御装置の受信回路へ結合される。装置ＬＥＤがオン
であると、制御装置は電流を装置の出力トランジスタへ
供給する電源となることを許される。その電流は制御装
置の光分離器のＬＥＤもターンオンして、ＲｘＤを低く
する。電流が流れないと、制御装置の光分離器はオフと
なって、ＲｘＤを比較的高く保つ。

【００７９】入力端子／出力端子における0.001 μＦの
コンデンサと、入力線／出力線において直列のダイオー
ドにより静電気、雷、過渡現象から、および２４ＶＡＣ
への短絡から保護する。

【００８０】ＬＬ、ＯＤ、ＩＤ温度Ａ／Ｄ入力回路次に、図１７を参照してＬＬ、ＯＤ、ＩＤ温度Ａ／Ｄ入
力回路について説明する。それらの回路の出力端子がマ
イクロプロセッサのＡ／Ｄ入力端子（Ｐ７２、Ｐ７３、
Ｐ７４）へ接続される。検出された（たとえば、サーモ
スタットにより）温度が記憶装置電圧を発生し、その電
圧がソフトウエア内の表により温度へ変換されるよう
に、基準化する事が好ましい。

【００８１】本発明で使用するたとえばフェンウォール
（Fenwall)サーミスタの抵抗値は２５℃において１０ｋ
Ωであって、温度の変化する向きとは逆の向きに変化す
る。測定回路は分圧器を含み、精密抵抗が＋５ＶＤＣ
（Ｖ_ref）まで引き上げられ、サーミスタの一方の端子
が接地される。２個の抵抗の接続点における電圧は、ル
ックアップ・テーブルから温度を計算するために用いら
れる読出される電圧である。センサが開回路されると、
電圧は＋５ＶＤＣレールであり、センサが閉回路される
と、電圧はアース電位である。

【００８２】入力端子における0.001 μＦのコンデンサ
により静電気、雷、過渡現象から保護する。１０ｋΩ入
力抵抗が２４ＶＡＣ短絡からマイクロプロセッサＡ／Ｄ
入力を保護し、＋５ＶＤＣ線および接地線へ接続されて
いるダイオードはＡ／Ｄ入力を安全動作範囲を外れてい
る任意の電圧から保護する。

【００８３】屋内ブロワ速度（Ｆ）回路次に、図１８に示されている屋内ブロワ速度（Ｆ）回路
について説明する。マイクロプロセッサのＰ３６が比較
的低い（≦0.8 ＶＤＣ）と、この回路の出力はオン（＋
１６Ｖ電源から電流を流す）であることが好ましく、Ｐ
３６が比較的高い（≧4.2 ＶＤＣ）と、この回路の出力
はオフ（電流を流さない）であることが好ましい。この
回路は１５０Ｈｚまでの周波数でスイッチでき、かつ１
５００Ωの抵抗負荷を駆動できねばならない。

【００８４】マイクロプロセッサの出力Ｐ３６が比較的
高いと、光分離器のＬＥＤがターンオフされる。そうす
るとダーリントン対の出力がオフ状態に維持され、屋内
ブロワ速度回路へ電流が流れ込むことを許さない。Ｐ3.
6 が比較的低いと、ＬＥＤがターンオンする。そうする
と＋１６ＶＤＣ回路から電流がダーリントン対を通って
ブロワ速度回路へ流れ込むことができるようにする。

【００８５】出力端子における0.001 μＦのコンデンサ
により静電気、雷、過渡現象から保護する。直列ダイオ
ードおよび出力抵抗が光分離器を２４ＶＡＣへの短絡に
対して保護する。

【００８６】除霜選択入力Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３次に、図１９（ａ）〜１９（ｄ）を参照して除霜選択入
力について説明する。マイクロプロセッサの個別入力端
子Ｐ６４、Ｐ６５またはＡ／Ｄ入力端子Ｐ６６のいずれ
かへ接続されている各除霜選択入力の出力は、選択ジャ
ンパＪ６−１へ接続される時は比較的高く（≧2.2 ＶＤ
Ｃ）なければならず、接続されない時は比較的低く（≦
0.8 ＶＤＣ）なければならない。

【００８７】３つの除霜入力Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３のうちか
らＰ１（除霜選択ピン）へジャンパにより１つが選択さ
れる。この入力は分圧器を介して＋５ＶＤＣへ接続され
る。そうすると電圧が約4.54ＶＤＣにセットされる。Ｐ
１へ接続されない２つの入力は１０ｋΩ抵抗を介して接
地される。

【００８８】入力端子における0.001 μＦのコンデンサ
により静電気、雷、過渡現象から保護する。１００ｋΩ
入力抵抗が２４ＶＡＣ短絡からマイクロプロセッサ入力
を保護し、＋５ＶＤＣ線および接地線へ接続されている
ダイオードが入力を安全動作範囲を外れている任意の電
圧から保護する。

【００８９】ＧＨＰＣおよびシステムＬＥＤ次に、図２０を参照してＧＨＰＣおよびシステムＬＥＤ
について説明する。ＧＨＰＣＬＥＤは、システム・パ
ワーアップまたはＰ１５０（マイクロプロセッサの出力
ピン）が比較的低い（≦0.45ＶＤＣ）とターンオンさせ
られ、Ｐ５０が比較的高い（≧4.2 ＶＤＣ）とターンオ
フされる。

【００９０】ＳＹＳＴＥＭＬＥＤは、Ｐ５１が比較的
低い（≦0.45ＶＤＣ）とターンオンすべきであり、Ｐ５
１が比較的高い（≧4.2 ＶＤＣ）とターンオフすべきで
ある。

【００９１】Ｐ５１が比較的低いと、＋５ＶＤＣからの
電流がＳＹＳＴＥＭＬＥＤを流れる事ができるように
されてそれをターンオンする。直列抵抗Ｒ８１がＬＥＤ
を通ってマイクロプロセッサ出力ピンへ流れこむ電流を
制限する。

【００９２】ＧＨＰＣＬＥＤは異なって動作する。電
力が供給されると、Ｐ５０は高いインピーダンス状態に
置かれる。そうするとトランジスタＱ１はオフにされ
る。これは＋５ＶＤＣからの全ての電流がＧＨＰＳＬ
ＥＤを通ってそれをターンオンすることを指令する。ソ
フトウエアがブートされ、Ｐ５０が出力ポートとして正
しく構成されると、制御装置はＬＥＤの状態を制御でき
る。Ｐ５０が比較的低いとすると、トランジスタはオフ
状態を保ち、ＬＥＤはオン状態のままである。Ｐ５０が
比較的高くなると、トランジスタはターンオンする。＋
５ＶＤＣからの電流はＬＥＤからトランジスタへ再び向
けられ、ＬＥＤはターンオフする。

【００９３】ＬＡ（低圧カットアウト）センス次に、図２１を参照する。この図の回路の出力端子はマ
イクロプロセッサのＰ２５へ接続され、正常な運転中
（低圧カットアウト・スイッチが閉じられている）は比
較的低い（≦0.8 ＶＤＣ）ことが好ましく、障害状態中
（スイッチ開放）中は比較的高い（≧4.2 ＶＤＣ）こと
が好ましい。

【００９４】この回路は、ＬＰＣＯスイッチ接点が閉じ
られた時に、それらの接点を流れる少なくとも２５ｍＡ
を駆動して、電流増大からの衝突およびスイッチの信頼
性に影響を及ぼすことを阻止せねばならない。

【００９５】ＬＡ回路は基本的には分圧器であって、＋
５ＶＤＣへ接続される１２８Ωの抵抗と、接地される２
０Ωの抵抗とを備える。低圧カットアウト・スイッチが
それら２つの抵抗を接続し、または切り離す。スイッチ
が閉じられると、−２５ｍＡの電流が接点を通って流れ
る。マイクロプロセッサの入力端子Ｐ５２が１８２Ω抵
抗へ接続される。スイッチが閉じられると（正常状
態）、Ｐ５２における電圧は比較的低い（ほぼ0.45ＶＤ
Ｃ）。スイッチが開くと（障害状態中）電圧は＋５ＶＤ
Ｃへ引き上げられる。

【００９６】入力端子における0.001 μＦのコンデンサ
により静電気、雷、過渡現象から保護する。１０ｋΩ入
力抵抗が２４ＶＡＣ短絡からマイクロプロセッサ入力を
保護し、＋５ＶＤＣ線および接地線へ接続されているダ
イオードが入力を安全動作範囲を外れている任意の電圧
から保護する。

【００９７】ソフトウエア設計の全体的な説明本発明の制御装置は可変容量制御で動作することが好ま
しい。本発明の１つの好適な実施例に従って、制御装置
は、たとえば、サーモスタット出力信号に応答して可変
容量加温／冷却を行いながら、ガスヒートポンプ装置の
高効率性能のための特定のアルゴリズムを実行する。プ
ログラムされたアルゴリズムは、住宅その他の住居施設
のような空調される空間により課される負荷に応じて、
たとえば、ガスヒートポンプからの要求された加温／冷
却容量要求を表す、サーモスタットからの出力信号を基
にして多段レベルすなわち多性能レベルを提供する事が
好ましい。本発明の好適な一実施例では、制御装置は３
つの段階で動作する。第１の段階と第３の段階はそれぞ
れ最小容量および最大容量に対するオン要求およびオフ
要求を表す。第２の段階は、最小容量と最大容量の間で
０％から１００％までの可変容量を提供する。

【００９８】本発明の制御装置のアルゴリズムは、たと
えば、動的な負荷条件と静的な負荷条件に適合させなが
ら、ガスヒートポンプの効率的な全体性能を得るため
に、圧縮機変換器速度と、屋内ブロワ速度と、屋外ファ
ン速度とのために適切な制御を決定する。本発明の制御
装置は、正常な運転条件、および屋外温度に関連する極
端な運転条件に対して正しい制御を適切に行って、少な
くとも−２３℃（−１０°Ｆ）まで有用な可変等量制御
を行うことができる。

【００９９】ＮＥＣ μPD78214 のような市販されてい
るマイクロ制御器は適当なプログラミング言語と、コン
パイラ利用可能性および適当なハードウェア性能を有す
る。たとえば、ＮＥＣ μPD78214 は、図２２に示すよ
うに、単一のＩＣに下記の機能を含む。８ビットＡＬ
Ｕ、４組の汎用レジスタ、５１２バイトのＲＡＭ、１６
ｋバイトのＥＰＲＯＭ、８チャンネル−８ビットＡ／Ｄ
変換器，４相ステッピングモータ制御性能、パルス幅変
調された（ＰＷＭ）出力性能、非同期および同期直列通
信ポート、入力／出力のための５×８ビット・ポート、
およびタイマ／カウンタ装置（２×８ビット、１×１６
ビット）。

【０１００】サーモスタットはプロトタイプの３段加温
／２段冷却サーモスタットであって、加温および冷却に
可変速度第２段階を有する。それは、エンジン・スロッ
トル制御により行われるガスヒートポンプの可変容量特
性を実行するために設計される。制御装置に関しては、
サーモスタットは５つの入力信号と１つの出力信号を提
供する。

【０１０１】屋内ブロワ（ＥＣＭ）圧縮機と空調される空間との間の可変容量加温／冷却交
換が、屋内ブロワのための電子的に転流させられる任意
の適当なモータ（ＥＣＭ）により行われる。ほとんどの
正常な運転条件に対して、屋内ブロワ速度が制御装置に
より圧縮機容量に比例するように制御される。圧縮機容
量はエンジンのＲＰＭに比例させることができる。制御
装置に関しては、表２に示すように、ＥＣＭモータは２
つの個別出力と、１つの可変制御出力とを有する。

【０１０２】高速制御信号はガスヒートポンプは結線ハ
ーネスを介してサーモスタット段３信号へ直結されて、
ガスヒートポンプ装置の緊急加温運転モードを提供す
る。この場合は制御装置へは接続されない。このように
接続することにより補助ヒータと屋内ブロワをサーモス
タット段３出力信号で直接作動させる。この制御装置は
このモードに対して制御動作を行わない。緊急加温は、
エンジンが故障した場合と制御装置の故障の少なくとも
一方の場合に、サーモスタット・サブベースで手動選択
される。このバックアップ運転モードにより、暖房季節
または暖房期間中は、住宅のような負荷へ熱が供給され
る。

【０１０３】エンジン制御装置（ＥＣＳ）ＥＣＳはエンジン制御機能とエンジンモニタ機能を直接
行う。ＥＣＳは非同期直列通信インタフェースを介して
制御装置とインタフェースする。その直列通信インタフ
ェースはサービス分析器で多重化することが好ましい。

【０１０４】使用されるキャラクタ・フォーマットは４
８００ボー、８ビット、ＡＳＣＩＩ，１ストップ・ビッ
ト、パリティ無しである。

【０１０５】制御装置からのコマンドとＥＣＳからのデ
ータは、ＩＳＯ７レベル・プロトコル・モデルのレベル
２（データ・リンク）およびレベル３（ネットワーク）
を実行するカスタム通信プロトコルにより交換される。
制御装置はマスタ装置であって、各メッセージ交換を開
始する。ＥＣＳはスレーブ装置であって、制御装置から
のコマンド・メッセージに応答する。それはメッセージ
交換を開始しない。

【０１０６】エンジン・オン（Ｅ１）信号は制御装置に
より発生されない。それはサーモスタットからの段階１
であって、プリント回路盤トレースを介してＥＣＳへ送
られる。ＥＣＳ多重化選択信号は制御装置の内部でのみ
使用されて、どのコネクタ・ピンにも現れない。

【０１０７】サービス分析器サービス分析器は全てのデータ／状態表示コマンドおよ
び手動モード・コマンドに対してユーザー・インタフェ
ースを提供する。サービス分析器は非同期直列通信イン
タフェースを介して制御装置とインタフェースする。そ
の直列通信インタフェースはＥＣＳで多重化することが
好ましい。

【０１０８】使用されるキャラクタ・フォーマットは４
８００ボー、８ビット、ＡＳＣＩＩ，１ストップ・ビッ
ト、パリティ無しである。

【０１０９】サービス分析器からのコマンドと制御装置
からのデータは、ＩＳＯ７レベル・プロトコル・モデル
のレベル２（データ・リンク）およびレベル３（ネット
ワーク）を実行するカスタム通信プロトコルにより交換
される。サービス分析器は各メッセージ交換を開始す
る。制御装置はサービス分析器からのデータ要求メッセ
ージおよび手動モード・コード・メッセージに応答し
て、求められたデータ／状態情報を送り、または手動・
モード・コマンドのために適切な制御を行う。

【０１１０】サービス分析器段階１および加温／冷却信
号は、入力信号が回路を調整する前に、制御装置のプリ
ント配線盤の上でサーモスタット信号と「ワイヤ・オ
ア」することが好ましい。したがって、制御装置はそれ
らの信号の発生源を区別できない。これは手動モード・
コマンドを用いる時に特殊な手順を必要とする。ＳＡ多
重化選択信号は制御装置の内部でのみ使用され、どのコ
ネクタ・ピンにも現れない。

【０１１１】ソフトウエアの概観制御装置はガスヒートポンプ装置の多重ループ制御を行
う。種々の制御ループは開ループまたは閉ループとする
ことができ、単独で制御することもできれば、比例制
御、積分制御または作動制御に組合わせて制御できる。
各制御ループ、制御インタフェース、および関連するソ
フトウエアが、参考のために表５に示すように識別およ
び分類されている。

【０１１２】制御装置ソフトウエアは、モジュール・ソ
フトウエア分割のやり方を使用することにより、適切な
要求を満たすために設計される。それを各出力のための
制御コード独特のソフトウエア・モジュールに集める。
制御装置により実行される適切な制御動作は、図２３に
示すように、事象によって駆動される状態マシンを基に
して決定される。各状態において、制御の型および制御
パラメータを変更して制御装置の適切な動作を行う。図
２３において、全ての可能な制御状態が識別され、別の
状態に対する移行基準が要約される。

【０１１３】本発明の制御装置は、制御の現在の状態
と、実時間制御入力変数値とを基にして、個別／多重可
変制御ループ処理を行う。この制御処理は状態に応じて
変わることがあるから、各出力のための制御の型を状態
および対応する入力変数により変更して、少なくとも１
つの出力信号を確実に制御する。

【０１１４】本発明の制御装置はガスヒートポンプの実
時間制御を行い、時間に関係する入力と、事象に関係す
る入力と、環境に関係する入力とに応答して現在の動作
状態および適切な制御型と制御パラメータを決定する。
制御装置に関連して、「実時間」は、ほとんどの制御ル
ープ処理のための約１秒を提供するものとして定義され
る。本発明の文脈内では、１〜１０分または１〜１０マ
イクロ秒ではなくて、約１〜１０秒で測定する事が好ま
しい事が明らかである。しかし、実時間は、本発明で得
られる好ましい結果から離れることなしに、マイクロ
秒、たとえば、１〜１０マイクロ秒の範囲内のものでさ
え、実際に測定できる。「実時間」の定義に広く含まれ
るものは、人間により「直ちに」として知覚される応答
時間である。最後に、実時間制御を行うことができるよ
うにするために、内部オーバヘッド処理（たとえば、見
張り更新、自己試験、スケジューラー等）は適時に終了
すべきである。図２４は希望のレベルの実時間性能を達
成するためのソフトウエア分割設計を示す。

【０１１５】実時間制御を行うために、制御装置は適切
なガスヒートポンプ制御のために必要な機構を実現する
ために、非制御に関連する（たとえば、オーバヘッド）
処理を行う。非制御に関連する処理は、タスク・スケジ
ューラー、ＥＣＳとの通信、サービス分析器（ＳＡ）と
の通信、自己試験ルーチン、不揮発性メモリ（ＮＶＭ）
アクセス、パネル上ＬＥＤ表示、を含む。

【０１１６】タスク・スケジューラーは制御装置が好適
な制御ループを処理するために種々のソフトウエア・モ
ジュールを適時に管理することにより、実時間処理のた
めの基本的な機構を提供する。本発明の１つの好適な実
施例にしたがって、１０ｍｓまたはそれより長い予測可
能な時間間隔で実行できる、制御に関連し、または関連
しない任意の処理をタスク・スケジューラーにより取り
扱う。スケジュールされるタスクは図２５に示すよう
に、ほとんどの制御ループ処理、事故試験ルーチン、ボ
ード上ＬＥＤ表示、およびＮＶＭアクセスを含む。

【０１１７】不規則な時間間隔または１０ｍｓ以下の時
間間隔で処理するために、内部タイマおよびマイク制御
器の割り込み構造が用いられる。不規則な時間間隔の要
求の例は、ＥＣＳ通信、サービス分析器データ要求およ
び手動モード・コマンド、およびサーモスタット段階２
信号を含む。本発明の１つの好適な実施例にしたがっ
て、１０ｍｓ以下の応答時間を要する処理は、ＥＣＳお
よびサービス分析器との通信と、実時間クロック（１ｍ
ｓ間隔）の発生を含む。

【０１１８】本発明の１つの好適な実施例に従って、制
御ループ処理（および制御に関連しない任意の制御装置
機能）はソフトウエア・モジュールまたはタスクにより
実行される。モジュールは特定の制御（または非制御に
関連する制御器）機能を実行するためのソフトウエア命
令を含む。各制御出力信号は制御器により、現在の状
態、およびその出力信号のための対応する制御ループの
処理を基にして決定される。

【０１１９】図２３は有効な制御器状態（０〜１５まで
の番号がつけられている）を示し、１つの状態から別の
状態へ移行するために満たさなければならない基準を要
約するものである。状態マシンの処理および移行基準は
Executive により実行される、図２４、図２５参照。現
在の制御装置状態および実時間環境を基にして、次に実
行すべき状態をExecutive は決定する。

【０１２０】本発明の１つの好適な実施例に従って、Ex
ecutive は、別の状態へ移行するかどうかを決定する前
に全ての制御入力の実行を毎秒実行する、スケジュール
されたタスクである。Executive は現在の状態を基にし
て適切な制御タスクもスケジュールする。その結果、ス
ケジュールされたタスクはExecutive の後で、適切な順
序の制御作動およびタイミングで、実行する。

【０１２１】本発明の１つの好適な実施例に従って、ス
ケジューラおよびExecutive に加えて、制御ループ処理
に直接寄与しない別のオーバヘッド処理が実行される。
オーバヘッド機能は、実時間クロック、見張りタイマ、
障害検出、通信多重化、およびＮＶＭアクセスを含む。

【０１２２】本発明の１つの好適な実施例に従って、実
時間クロックは、タスク・タイマ値を決定するためにス
ケジューラにより用いられる基本的な時間基準を提供す
る。実時間クロックは、マイクロ制御器内部のタイマを
基にしてミリ秒づつ増加させられる。スケジュールされ
た全てのタスクの確度はこの実時間クロックに依存す
る。それには割り込み構造における高い優先度が割り当
てられる。

【０１２３】本発明の１つの好適な実施例に従って、本
発明のハードウェアにおいて、ある条件が満たされた場
合にマイクロ制御器をリセットさせる見張りタイマ回路
が実現される。とくに、見張りタイマ回路は、制御装置
ソフトウエアの有効な動作を指示するために、交番する
（論理０と１）入力信号を２５０ｍｓ間隔で受けねばな
らない。この信号はスケジュールされたタスクにより発
生される。このようにして、２５０ｍｓが経過した後で
見張りタイマ・ソフトウエアに実行させることにスケジ
ューラが失敗したとすると、ハードウェア回路はマイク
ロ制御器にスケジューラのリセットおよび再スタートを
行わせる。この機構は、たとえば、下記のソフトウエア
障害条件を検出する。すなわち、マイクロ制御器が「不
能（ｈｕｎｇ）になって」どのような命令も実行できな
い場合、制御装置クロック（たとえば、11.0592 ＭＨｚ
の水晶）が故障した（すなわち、ソフトウエア命令が実
行されない）場合、およびソフトウエア・モジュール
（スケジュールされたタスクまたは割り込みサービス・
ルーチン）が「ループして」スケジューラが実行するこ
とを２５０ｍｓ阻止した場合、がそれである。

【０１２４】その他のガスヒートポンプ障害条件（制御
装置内部の）が、毎秒実行するタスクを介してモニタさ
れる。検出された障害はExecutive により用いられて状
態移行を決定する、図２３参照。システム障害コードお
よび制御装置障害を指示するために２個のオンボードＬ
ＥＤが用いられる。サービス優先度コードを指示して、
どのような操作またはサービス要求が行われているかを
ユーザーすなわち住宅所有者へ指示するために、サーモ
スタット検査灯が用いられる。

【０１２５】本発明の１つの好適な実施例に従って、制
御装置はエンジン制御装置（ＥＣＳ）とサービス分析器
（ＳＡ）の２つの装置とのデジタル直列データ通信をサ
ポートする。

【０１２６】本発明の１つの好適な実施例に従って、マ
イクロ制御器はただ１つのユニバーサル非同期受信器−
送信器（ＵＡＲＴ）を有するから、制御装置回路はソフ
トウエア制御の下に２つのデータチャネルを多重化す
る。本発明の別の好適な実施例においては、ガスヒート
ポンプ装置が機能するためにはＥＣＳはガスヒートポン
プ装置の一体部分でなければならない。故障原因発見、
障害分離、および検査のためにＳＡはサービス係員によ
り一時的に接続されるだけである。したがって、ＥＣＳ
は高い優先度を持つ通信チャネルと考えられ、それを毎
秒利用できるように制御装置は努める。制御装置はＥＣ
Ｓとのメッセージ交換を毎秒３回行うことを試みる。交
換が成功した後で、または３回のメッセージ交換が成功
しなかった後で、制御装置ソフトウエアは多重化回路に
ＳＡデータチャネルを接続させて、生きている接続を検
査する。（ＥＣＳ通信の後の）１秒間隔の残りに対して
は、もし接続されるならば、制御装置はデータおよびコ
マンド・メッセージをＳＡと交換する。次の１秒時間間
隔においては、制御装置は多重化回路にＥＣＳデータチ
ャネルを接続させ、１秒プロセスを繰り返す。

【０１２７】本発明の１つの好適な実施例に従って、マ
イクロ制御器における第２の同期直列通信ポートが、サ
ービス分析器で検査するために、システムの運転の概要
および障害情報を含む不揮発性メモリ（ＮＶＭ）とのイ
ンタフェースを行う。ＮＶＭデータ記録はシステム運転
概要報告と、制御装置により検出された最近の障害の発
生順序による記録のために用いられる。ＮＶＭへのアク
セスは、制御装置による障害状態の検出に応答して、ま
たはサービス分析器データ要求に応答して行われる。Ｎ
ＶＭは電力が供給されていない期間中にあるデータを保
持することにより、マイクロ制御器を拡張するために用
いられる。

【０１２８】パッケージの概要本発明の制御装置が曝される比較的高い周囲空気温度で
は、比較的長い有効寿命を確保するために、部品動作温
度を設計温度以内に維持する必要がある。本発明の制御
装置は、電子部品を、熱を放散させるために同時に熱的
に接地され、かつ電気的干渉を避けるために電気的に分
離させる、特定の熱パッケージング設計を用いる。本発
明のこの特定の好適な実施例に従って、プリント回路盤
の配置、制御装置金属ベース設計、および特定の熱伝導
材料が設計に組み込まれる。

【０１２９】製造コストを低減するために、本発明のほ
とんどの電子部品の温度定格は＋８５°Ｃまでである。
部品は＋５°Ｃの周囲温度に曝されるから、温度差安全
係数はたった＋２０°Ｃである。したがって、本発明の
マイクロプロセッサは放熱する必要があり、ガスヒート
ポンプのシャーシーへ電気的に結合できない電子部品を
有することが好ましい。また、回路に対する要求を満た
すために、出力トライアックおよび入力回路／出力回路
の入力抵抗および出力抵抗のあるものは比較的多量の熱
を放散する必要がある。出力トライアック、＋５°ＣＶ
ＤＣ電圧調整器、入力抵抗および出力抵抗、分離／降圧
トランスおよびマイクロプロセッサは、本発明の１つの
好適な実施例においては、熱伝導効率に注意することを
全て必要とする。

【０１３０】放熱のために、ガスヒートポンプ装置へ連
結されているアルミニウム基板へ制御装置ボードを固定
する事が好ましい。放熱を最大にするために、基板へ直
接結合されているアルミニウム棒へ電気的に分離されて
いる出力トライアックを固定する事が好ましい。

【０１３１】基板から電気的に分離すべきである＋５°
ＣＶＤＣ電圧調整器を、別々のアルミニウム棒へ固定
し、それから基板へ固定するが、プラスチックその他の
非熱伝導性ショルダー・ワッシャーにより分離したまま
にすることが好ましい。入力抵抗と出力抵抗は特殊な熱
伝導フォームパッドで基板へ結合することが好ましい。
分離／降圧トランスは特殊な熱伝導フォームパッドで基
板へ結合し、捩子その他の適当な固定具を結合に使用す
ることが好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１つの好適な実施例に従う、ガスヒー
トポンプ装置の種々の部品の間の関係および機能を示す
流れ図の略図である。

【図２】本発明の１つの好適な実施例に従う、制御装置
の前面パネルの略図である。

【図３】本発明の１つの好適な実施例に従う、サーモス
タット入力回路の回路図である。

【図４】本発明の別の好適な実施例に従う、サーモスタ
ット入力回路の種々の回路図である。

【図５】本発明の１つの好適な実施例に従う、冷却弁出
力を分離する回路の回路図である。

【図６】本発明の種々の好適な実施例に従う、出力回路
の回路図である。

【図７】本発明の１つの好適な実施例に従う、屋内ブロ
ワ可能化出力回路の回路図である。

【図８】本発明の１つの好適な実施例に従う、パワーア
ップリセット回路の回路図である。

【図９】本発明の１つの好適な実施例に従うサーモスタ
ット検査灯出力回路の回路図である。

【図１０】本発明の１つの好適な実施例に従う、タイマ
回路の回路図である。

【図１１】本発明の１つの好適な実施例に従う、入力電
圧モニタ回路の回路図である。

【図１２】本発明の１つの好適な実施例に従う、不揮発
性メモリのブロック図である。

【図１３】本発明の１つの好適な実施例に従う、直流電
圧電源回路の回路図である。

【図１４】本発明の別の好適な実施例に従う、直流電圧
電源回路の回路図である。

【図１５】本発明の１つの好適な実施例に従う、通信イ
ンタフェース回路の回路図である。

【図１６】本発明の別の好適な実施例に従う、通信イン
タフェース回路の回路図である。

【図１７】本発明の１つ別の好適な実施例に従う、主の
温度センササブ回路の回路図である。

【図１８】本発明の１つの好適な実施例に従う、屋内ブ
ロワ速度出力回路の回路図である。

【図１９】本発明の１つの好適な実施例に従う、除霜時
刻選択入力回路の回路図である。

【図２０】本発明の１つの好適な実施例に従う、ＧＨＰ
Ｃ回路およびＬＥＤ駆動回路の回路図である。

【図２１】本発明の１つの好適な実施例に従う、低圧出
力センサ入力回路の回路図である。

【図２２】本発明の１つの好適な実施例に従う、マイク
ロプロセッサの種々の入力および出力を示すブロック図
である。

【図２３】本発明の１つの好適な実施例に従う、ガスヒ
ートポンプ装置を制御するための種々の運転状態のシー
ケンスを示す流れ図の線図である。

【図２４】本発明の１つの好適な実施例に従う、種々の
サブ回路および種々の機能の間の制御およびデータの流
れのための論理を示す流れ図の線図である。

【図２５】本発明の１つの好適な実施例に従う、あるソ
フトウエア・コンポーネントの間の制御の流れを示す全
体的なブロック図である。

【図２６】本発明の１つの好適な実施例に従う、種々の
サブ回路の略図の全体的な配置を示す。

【図２７】本発明の１つの好適な実施例に従う、マイク
ロプロセッサおよび関連するサブ回路の回路図である。

【表１】

【表２】

【表３】

【表４】

【表５】

【手続補正書】

【提出日】平成６年６月１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】明細書

【発明の名称】可変速度圧縮機を有するガスヒート
ポンプ装置における制御装置

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【０００２】

【０００４】

【００２９】・特記しない限り、全てのＡＣ電圧はＲＭ
Ｓ値である。・特記しない限り、全てのＡＣ電流はＲＭＳ値である。・ＳＡは、アメリカ合衆国ペンシルバニア州ヨーク（Ｙ
ｏｒｋ）所在のヨーク・インターナショナル（Ｙｏｒｋ
Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）から入手できるガスヒ
ートポンプ・サービス分析器のようなサービス分析器を
指す。・ＥＣＳはエンジン制御装置を指す。・ＧＨＰＣはガスヒートポンプ制御装置を指す。・Ｔｓｔａｔはガスヒートポンプ・サーモスタットを指
す。・ＰＷＭはパルス幅変調された信号を指す。・ＰＸ．Ｘはマイクロプロセッサの入力ポート／出力ポ
ートを指す。・ＲＰは保護される「Ｒ」を指す。全てのアクチュエー
タの動力は２４ＶＡＣ電源回路における特定のトレース
から来る。・ＹＰは保護される「Ｙ」を指す。補助ヒーターからの
電力はＹ１ラインから来る。・ＶＡはボルト−アンペアを指す。・ＬＥＤは発光ダイオードを指す。・ＭＩＮ＿ＳＴＯＰ＿ＴＩＭＥは６分のような時間を指
す。・ＦＣ２１はＦＣＳにおり報告されたような、エンジン
始動失敗障害を指す。・ＳＴＲＲＰＭはエンジンの始動ＲＰＭを指す。・ＣＡＴ１はロックアウト障害コードのような障害種
類１を指す。・ＣＡＴ２は運転停止障害コードのような障害種類２
を指す。・切替えはあるエンジンＲＰＭを指す。

【００３０】サーモスタット入力＃１（Ｙ２）以下の回路についての説明に関しては、マイクロプロセ
ッサのＰ２２（個別入力端子）へ接続されている図３に
示されている回路の出力は、好適な実施例からの入力電
圧が比較的低い（≦１．０ＶＤＣ）時は比較的高く（≧
４．２ＶＤＣ）なければならず、入力電圧が比較的高い
（２２．０≦入力≦０．４ＶＤＣピーク値、１．２ｋΩ
抵抗を通じて）時は比較的低く（≦０．８ＶＤＣ）なけ
ればならない。本発明の１つの好適な実施例において
は、出力は約６ｍｓ以内に状態を切り換えることができ
ねばならない。

【００３２】そのような回路の入力はサーモスタットの
Ｙ２から来る。これは２４ＶＤＣ電源（Ｒ）から供給さ
れる安定化されていないＤＣＰＷＭ信号である。この
電圧の値はＲ（Ｒ：ルート２）−２．０（２ダイオード
降下）のピーク値である。この電圧は、１７と３０ＶＤ
Ｃの間のＲに対して２２．０から４０．４の範囲であ
る。Ｒ＝２４ＶＤＣにおける公称値は３１．９ＶＤＣで
ある。この電圧は、サーモスタット・サブベース内の
１．２ｋΩ抵抗と制御装置抵抗Ｒ１で構成された分圧器
を通される。Ｒ１が２４．０ｋΩに設定されると、Ｙ２
入力は２０．９と３８／５ＶＤＣの間の範囲である。Ｐ
ＷＭ速度指令はおのおの約６２．５ｍｓの１６のステッ
プへ分割される。（速度１は６２．５ｍｓに対しては高
く、速度２は１２５ｍｓに対しては高い、等である。）
約６ｍｓ以内でのスイッチングに対する要求は、この信
号の±１０％の許容誤差を基にしている。

【００３３】Ｙ２信号は抵抗（Ｒ１）を介してＤＣ光分
離器へ供給される。入力電圧が２０．９と３８．５の間
である時に出力トランジスタが飽和するように、Ｒ１の
値は光分離器のＬＥＤを可なり十分にターンオンするた
めに選択される。出力トランジスタのコレクタは、コレ
クタ電流を約１ｍＡにセットするために選択されている
抵抗により＋５ＶＤＣまで引き上げられる。そのコレク
タはマイクロプロセッサの入力ピンへも接続される。そ
のマイクロプロセッサは低電圧を「オン」と解釈する。
このトランジスタの飽和電圧は０／２ＶＤＣであって、
マイクロピンを０．８ＶＤＣＶ_ＩＬより十分低く保
つ。

【００３４】Ｙ２信号が低い（≦１．０ＶＤＣ）時は、
ＬＥＤはターンオンせず、出力トランジスタをオフに保
って＋５ＶＤＣへ引き上げる。マイクロプロセッサはこ
れを「オフ」と解釈する。

【００３５】抵抗Ｒ１０５は、オフ状態において標準サ
ーモスタットからの１００μＡ漏れ電流のための経路を
提供する。オン状態におけるこの回路の出力は６０Ｈｚ
のパルスである。これを制御装置は１００％オンと解釈
する。０．００１μＦのコンデンサおよび入力端子にお
ける光分離器は静電気、雷および過渡現象からの保護を
行い、入力抵抗は２４ＶＤＣまでの短絡を取り扱うこと
ができる。光分離器の入力端子におけるダイオードは、
負電圧が光分離器ＬＥＤの損傷を阻止する。

【００３６】サーモスタット入力＃２（Ｗ、Ｇ、ＡＳ、
Ｏ、Ｙ１）入力以下に行う回路についての説明に関して、図４（ａ）〜
４（ｅ）の回路の出力端子がマイクロプロセッサのＰ５
６、Ｐ５７、Ｐ２６、Ｐ５４、Ｐ５５（個別入力端子）
へ接続される。それらの出力は、入力が比較的高い（１
５．６≦入力≦２８．６ＶＡＣ）時は比較的低く（≦
０，８ＶＤＣ）でなければならず、入力が比較的低い
（≦０．２５ＶＡＣ）時は比較的高く（≧２．２ＶＤ
Ｃ、≧４．２ＶＤＣであるＰ２６を除く）なければなら
ない（基本的には回路開放であるが、漏れ電流は−１０
０μＡである）。

【００３８】図４（ａ）〜４（ｅ）の回路の入力はサー
モスタットの出力端子から来る。各出力端子は、線を
「Ｒ」（公称２４ＶＤＣ）へ接続し、またはリレーを開
くリレーとして機能する。各出力は１９ＡＷＧのように
細い線を約３０５メートル（１０００ｆｔ）の長さまで
伝わることができる。３．３７Ω／約３０５ｍ（１００
０ｆｔ）および１．６ｍＡにおいては、制御装置におけ
る電圧降下は１．４ＶＡＣまでになる。制御装置の動作
電圧は１７．０〜３０ＶＡＣであることが好ましいか
ら、制御装置における対応する電圧は１５．６〜２８．
６ＶＡＣの範囲にできる。

【００３９】その電圧は対応する制御装置入力回路の入
力抵抗へ加えられる。その抵抗を流れる電流はＡＣ光分
離器内のＬＥＤに発光させる。これが図４（ａ）〜４
（ｅ）に示されている。光分離器の出力トランジスタが
１５．６〜２８．８ＶＡＣの電圧で飽和するように、入
力抵抗値が選択される。出力トランジスタののコレクタ
は、コレクタ電流をセットする抵抗を介して＋５ＶＤＣ
へ引き上げられる。そのコレクタはマイクロプロセッサ
の入力端子へも接続される。そのマイクロプロセッサは
低電圧を「オン」と解釈する。出力トランジスタの飽和
電圧は０．３ＶＤＣであって、マイクロプロセッサを
０．８ＶＤＣＶ_ＩＬより十分低く維持する。サーモス
タット・リレーが開かれると、リレー接点の間のＲＣ緩
衝ネットワークが小さい（約１００μＡ）の漏れ電流を
生ずる。コレクタの入力回路は入力端子から共通回路点
までのシャント抵抗を有し、その漏れ電流を小さくす
る。そのシャント抵抗を流れる１００μＡの電流が光分
離器中のＬＥＤをターンオンさせるために十な電圧を発
生しないように、シャント抵抗の抵抗値は選択される。
このオフ状態においては、光分離器の出力トランジスタ
のコレクタが＋５ＶＤＣへ引き上げられるように、その
出力トランジスタはターンオフされる。この回路点はマ
イクロプロセッサの入力端子へ接続される。マイクロプ
ロセッサは高い電圧を「オフ」と解釈する。

【００４０】ＡＳ回路は実際はサーモスタット回路では
なく、２つの補助ヒート安全スイッチ（常閉）を介して
Ｗラインへ接続されるから、正常な運転状態の下ではＡ
ＳはＷへ接続される。Ｗ入力回路は約１００μＡに漏れ
電流を小さくするシャント抵抗を有するから、ＡＳ回路
はシャント抵抗を持つ必要はない。

【００４１】入力端子における０．００１μＦのコンデ
ンサと光分離器は静電気、雷、過渡現象から保護し、入
力抵抗は２４ＶＡＣへの短絡を取り扱うことができる。

【００４２】とくに接続の間違い、または２４ＶＡＣへ
の短絡がＡＣ回路を補助ヒーターへロックオンさせて、
安全問題を引き起こすという懸念が存在する場合には、
Ｒ７（５．１ｋΩ）を除去することによりＡＳ回路を不
能にできる。

【００４３】冷却剤弁（ＣＶ）出力回路についての以下の説明に関しては、Ｈが比較的高い
（１５．６≦Ｈ≦２８．６ＶＡＣ）時はＣＶ出力はオン
であることが好ましく（２４ＶＡＣおよびＲＰからＣＶ
まで電流を小さくする）、Ｈが比較的低い（≦０．２５
ＶＡＣ）時はＣＶ出力はオフ（回路開放）であることが
好ましい。ＨはサーモスタットのＯ線へ通常接続される
から、サーモスタットが冷却モードにある時はＨは常に
高い。ＣＶ出力端子への予測される負荷は２４ＤＣにお
いて７．６８Ｗである。

【００４５】Ｈラインがオフ（≦０．２５ＶＡＣ）であ
ると、トライアックＴＲ７が阻止状態を維持するよう
に、無視できる電圧が、トライアックＴＲ７のゲートへ
加えられる。これはゲート電流がＴＲ１へ流れ込むこと
を阻止して、ＴＲ１を阻止状態でオフに維持し、ＣＶ出
力を０ＶＡＣに維持し、電流を吸収しなくする。

【００４６】出力端子における０．００１μＦのコンデ
ンサと、トライアックの比較的高い（４００Ｖ）降伏電
圧が静雷気、雷、過渡現象から、および２４ＶＡＣへの
短絡から保護する。トライアックの入力端子と出力端子
の間のＲＣ緩衝ネットワークは、誘導負荷からの転流ｄ
ｖ／ｄｔがトライアックをオンに保持して、出力の制御
を行えなくすることを阻止するために必要である。

【００４７】ファンオン／オフ（ＦＯ）、ファン速度
（ＦＳ）、補助加温（ＡＨ）、弁逆転（ＲＶ）出力以下の回路説明に関して、マイクロプロセッサの制御出
力（Ｐ４６、Ｐ４５、Ｐ４２、Ｐ４４）が高い（≧４．
２ＶＤＣ）時に、図６（ａ）〜６（ｄ）に示されている
出力をオフ（開回路）にせねばならない。マイクロプロ
セッサの出力が比較的低い（≦０．４５ＶＤＣ）と、出
力はオン（２４ＶＡＣ、およびＲＰまたはＹＰから負荷
への電流を小さくする）にすべきであり、Ｙ１がオフ
（≦０．２５ＶＡＣ）の時はＡＨ出力を不能にすべきで
ある。それらの出力における予測される負荷はたとえ
ば、ＦＯ−４ＶＡ流入、３．５ＶＡ阻止、ＦＳ−４ＶＡ
流入、３．５ＶＡ阻止、ＡＨ−４０ＶＡ流入、１１ＶＡ
阻止、ＲＶ−３８Ｖ流入、１２ＶＡ阻止である。マイク
ロプロセッサが出力ピンを比較的低くセットして、電流
が＋５ＶＤＣから光トライアック・ドライバのＬＥＤを
通って流れることを許す時に、図６（ａ）〜６（ｄ）の
回路はターンオンされる。この電流は出力ダイアックを
ターンオンする。そうすると電流が出力トライアックの
ゲートへ流れ込むことができるようにされる。このゲー
ト電流はトライアックをターンオンして、ＲＰまたはＹ
ＰからＡＨ出力への電流を小さくできるようにする。

【００４９】出力端子における０．００１μＦのコンデ
ンサと、トライアックの比較的高い（４００Ｖ）降伏電
圧が静電気、雷、過渡現象から、および２４ＶＡＣへの
短絡から保護する。トライアックの入力端子と出力端子
の間のＲＣ緩衝ネットワークは、誘導負荷からの転流ｄ
ｖ／ｄｔがトライアックをオンに保持して、出力の制御
を行えなくすることを阻止するために必要である。

【００５０】屋内ブロワ可能化（ＦＥ）出力図７に示されている回路に関して、マイクロプロセッサ
の制御出力Ｐ４７が比較的低い（≦０．４５ＶＤＣ）時
に、ＦＥ出力はオンでなければならない（２４ＶＡＣ、
ＲＰから１５００Ωの負荷抵抗への電流を小さくす
る）。Ｗラインが比較的高い（１５．６≦Ｗ≦２８．６
ＶＡＣ）時にも出力はオンでなければならない。

【００５１】マイクロプロセッサによりＦＥが可能状態
にされ、Ｗがオンにされることを指令されない時は、Ｗ
入力回路をターンオンすべきでない（出力≦０．８ＶＤ
Ｃ）．Ｗ入力がターンオンされないように、トライアッ
クＴＲ８を流れる電流プラスサーモスタット漏れ電流
（約１００μＡ）は０．２５ｍＡより小さくなければな
らない。ＩＤブロワ高速度選択および補助ヒーターの可
能化を避けるために、Ｗラインは０．２５ＶＡＣより少
なくなければならない。

【００５２】Ｐ４７が比較的高い（≧４．２ＶＡＣ）時
はＦＥ出力はオフ（≦１．０ＶＡＣ）でなければならな
い。外部から指令されなければＷもオフ（≦０．２５Ｖ
ＡＣ）でなければならない。

【００５５】ＦＥ出力をオフにするために、マイクロプ
ロセッサ出力は比較的高く（約５ＶＤＣ）、Ｗラインは
オフ（≦０．２５ＶＡＣ）でなければならない。出力ト
ライアックはＴＲ８または光トライアック・ドライバに
よりターンオンされないから、出力トライアックは阻止
状態にある。

【００５６】出力端子における０．００１μＦのコンデ
ンサと、トライアックの比較的高い（４００Ｖ）降伏電
圧が静電気、雷、過渡現象から、および２４ＶＡＣへの
短絡から保護する。トライアックの入力端子と出力端子
の間のＲＣ緩衝ネットワークは、誘導負荷からの転流ｄ
ｖ／ｄｔがトライアックをオンに保持して、出力の制御
を行えなくすることを阻止するために必要である。

【００５７】パワーアップ・リセット回路図８に示されている回路を参照して、電力がマイクロプ
ロセッサへ供給された時はこの回路の出力（マイクロプ
ロセッサのＲＥＳＥＴ線）は比較的低く（≦０．８ＶＤ
Ｃ）なければならず、最短で４０ｍｓ後に比較的高い
（≧２．２ＶＤＣ）値へ切り換えねばならない。任意の
時刻に、マイクロプロセッサへ供給される＋５ＶＤＣ電
圧が４．４ＶＤＣへ降下したとすると、リセット回路の
出力を低い値へ切り換えねばならず、電源電圧が４．５
ＶＤＣより高くなってから４０ｍｓ経過するまで低くな
っていなければならない。また、入力が比較的低くなっ
た時にＲＥＳＥＴを比較的低く（≦２μｓｅｃ）する論
理信号入力を供給せねばならない。ＲＥＳＥＴが低くな
るために、その論理入力は比較的低いままでなければな
らない（≧１５０ｎｓの間）。論理入力が高い値へ戻っ
た後ではＲＥＳＥＴは比較的低いままでなければならな
い（≧４０ｍｓの間）。

【００５８】本発明の１つの好適な実施例においては、
マイクロプロセッサは、パワーアップ・リセットされる
と、それのリセット線を、＋５ＶＤＣがＶＤＤ端子に現
れた後短くとも４０ｍｓの間低く保つ事を必要とする。

【００６０】第１の検出入力はＳＥＮＳＥ入力であり、
２．５ＶＤＣで切り替わる比較器である。ＳＥＮＳＥ入
力は分圧器を介して＋５ＶＤＣ線へ接続される。＋５Ｖ
ＤＣ線が４．５ＶＤＣの時に比較器がトリップする
（２．５ＶＤＣ）ように抵抗値が選択される。電力が制
御器へ最初に供給されると、＋５ＶＤＣ線が４．５ＶＤ
Ｃへ上昇してもＲＥＳＥＴ線は低く維持される。電圧が
４．５ＶＤＣに達すると、比較器はトリップして内部タ
イマがスタートする。このタイマの値は外部遅延コンデ
ンサ（Ｃ７２）によりセットされる。このタイマが時間
切れした後で、ＲＥＳＥＴ線は高くなり、マイクロプロ
セッサはそれのプログラムを開始する。遅延コンデンサ
の容量は、４０ｍｓの遅延プラス、最悪の場合の許容誤
差および温度定格を考慮した５０％の安全余裕を確保す
るために選択することが好ましい。

【００６１】第２の入力はＲＥＳＥＴ＿ＩＮ入力であ
る。この入力は見張りタイマ回路の出力端子へ結合され
る。見張り回路が常に低く低下する（≦０．８ＶＤＣ）
とすると、ＲＥＳＥＴ線は引き下げられ、ＲＥＳＥＴ＿
ＩＮ入力が再び高く（≧２．０ＶＤＣ）なるまで低い値
を保つ。上記遅延はこの場合にも同様に動作する。

【００６２】サーモスタット検査灯回路次に図９に示されている回路について説明する。マイク
ロプロセッサのＰ５２が低い（≦０．４５ＶＤＣ）時に
この回路の出力をオン（サーモスタットからＬＥＤを介
して電流を小さくする）にせねばならず、Ｐ５２が高い
（≧４．４ＶＤＣ）時にはオフ（電流を小さくしない）
にせねばならない。この回路は約２Ｈｚの周波数で切り
変えることができなければならない。

【００６４】出力端子における０．００１μＦのコンデ
ンサと、光分離器の出力端子におけるダイオードが静電
気、雷、過渡現象から、および２４ＶＡＣへの短絡から
保護する。

【００６５】見張りタイマ回路以下に行う回路の説明に関して、図１０に示すように、
この回路の入力端子はマイクロプロセッサの出力端子Ｐ
５３である。このピン出力端子は、正常な運転中は回路
の出力（ＲＳＩ−電源監視回路のＲＥＳＥＴ＿ＩＮ入
力）を比較的高く（≧２．０ＶＤＣ）維持する信号を供
給せねばならない。このピン出力端子が比較的低く（≦
０．８ＶＤＣ）なると、マイクロプロセッサはリセット
される。出力端子Ｐ５３が高くされ、低くされ、または
不正確な周波数で充電されると、出力（ＲＳＩ）は低く
なって、マイクロプロセッサをリセットせねばならな
い。

【００６６】パワーアップされると、見張り回路の出力
（リセット・チップのＲＳＩ入力）が自動的に引き上げ
られて、マイクロプロセッサが見張り入力Ｐ５３を実行
およびスタートできるようにする。リセットされないよ
うにするためには、演算増幅器の反転出力端子における
電圧を非反転入力端子における電圧より低くしなければ
ならない。Ｐ５３からの有効なパルスがないと、反転入
力端子は１．８ＭΩの抵抗を介して充電することを許さ
れる。それが非反転入力端子における電圧より高いレベ
ルまで充電されるとすると、見張り出力は低く切り換え
られ、マイクロプロセッサをリセットさせる。本発明の
１つの好適な実施例に従って、見張り入力端子Ｐ５３に
おけるマイクロプロセッサからのパルスは２Ｈｚの方形
波で、反転端子における電圧を放電させるために十分長
くトランジスタをターンオンする。見張り入力端子Ｐ５
３におけるパルスが速すぎる（または低く保たれる）と
すると、トランジスタはターンオンせず、リセットは行
われない。パルスが遅すぎる（または高く保たれる）と
すると、トランジスタは反転端子における電圧を放電さ
せず、リセットが行われる。

【００６８】＜１７ＶＡＣ：Ｐ７１≦２．０ＶＤＣ１７ＶＡＣ：２．０≦Ｐ７１≦２．５ＶＤＣ１８．５ＶＡＣ：２．５≦Ｐ７１≦３．０ＶＤＣ２０ＶＡＣ：３．０≦Ｐ７１≦３．５ＶＤＣ＞２０ＶＡＣ：Ｐ７１≧３．５ＶＤＣ２４ＶＤＣ信号をＤＣ表現へ、分離トランスの一次側に
おいて得られた入力電圧を半波整流するためにダイオー
ドＤ１５を用いる。＋５ＶＤＣ回路が１０ＭΩ抵抗によ
り２４ＶＡＣ回路から分離される。抵抗、Ｒ７５、が半
波電圧の小さいサンプルを取り、ＣＲＣネットワークが
この信号のリップルを濾波する。濾波されたＤＣ電圧
は、上記要求に合致するために入力−出力変換を行う利
得プラスオフセット増幅器へ供給される。ＡＣ入力電圧
線における０．００１μＦのコンデンサが静電気、雷、
過渡現象から保護する。

【００７０】制御装置はＰ３４を高く（≧２．０ＶＤ
Ｃ）へセットして、ＮＶＭチップをそれのＣＳ入力にで
きるようにする。ＣＳが比較的低い（≦０．８ＶＤＣ）
と、チップは待機モードにあり、非常に小さい電流（約
１００μＡ）を必要とする。１２８×８メモリ構成を選
択するために、ＮＶＭチップのＯＲＧピンは接地され
る。制御装置はＣＳを高くセットしてチップを動作モー
ドに置き、それから６９５Ｋｂｉｔ／ｓのクロック信号
をＳＫ入力端子へ送り出す。データおよびコマンドが制
御装置からＤＩ入力端子へ直列に送られ、ＮＶＭからの
データがＤＯ入力端子を介して制御装置へ直列に送り返
される。

【００７３】入力端子、ＭＯＶ、インダクタ、および分
離トランスにおける０．００１μＦのコンデンサの全て
が静電気、雷、過渡現象から、および２４ＶＡＣへの短
絡から保護する。

【００７５】この電源はそれの入力を２４ＶＡＣ一次側
から得る。このＡＣ電圧はダイオードにより半波整流さ
れ、３３０μＦのコンデンサにより平滑にされる。安定
化されていないこのＤＣ電圧は電流制限抵抗を介してツ
ェナーダイオードへ供給される。このツェナーダイオー
ドのツェナー電圧は公称１６ＶＤＣ（±１０％）であ
る。この電圧はトランジスタのベースをターンオンす
る。そのトランジスタはそれの電源電流を安定化されて
いないＤＣ電圧から取り出す。このトランジスタのエミ
ッタ（ほぼ１５．３ＶＡＣ）は＋１６ＶＤＣ電源の源で
ある。２４ＶＡＣ入力端子における０．００１μＦのコ
ンデンサは静電気、雷、過渡現象から、および２４ＶＡ
Ｃへの短絡から保護する。

【００７６】通信インタフェース回路（ＲｘＤ、Ｔｘ
Ｄ）次に図１５、図１６を参照して通信インタフェース回路
について説明する。送信通信回路および受信通信回路が
ＥＣＳとＳＡの２種類の装置と通信する。どの装置へ送
信し、またはどの装置から受信するかを決定するために
装置選択が行われる。通信されるデータは４８００ボー
の直列態様であることが好ましい。回路の立上がり時間
および立ち下がり時間（Ｔ_ｒ、Ｔ_ｆ）は約≦６０μｓで
あり、時間高および時間低（Ｔ_ｈｉｇｈ、Ｔ_ｌｏｗ）は
約≧１３７μｓである。総ビット時間（Ｔ_ｂｉｔ）は約
４１４〜４１８μｓ（４８００ボー）でなければならな
い。ＴｘＤが比較的高い（≧２．２ＶＤＣ）と、送信回
路はオフでなければならない（装置へ流れ込む電流は≦
７ｍＡである）。ＴｘＤが比較的低い（≦０．８ＶＤ
Ｃ）と、この回路はオンでなければならない（装置へ流
れ込む電流は７〜２８ｍＡである）。電流が受信回路へ
流れ込まないと、ＲｘＤは比較的高く（≧２．２ＶＤ
Ｃ）なければならず、電流が流れ込むときは、ＲｘＤは
比較的低く（≦０．８ＶＤＣ）なければならない。制御
装置は通信のための電流源を構成すべきである。高速ス
イッチングを確実に行うために、それらの回路がオン状
態である時の電流は≧１７ｍＡでなければならない。

【００７７】送信回路は入力が多重化されている２つの
同一の回路を備える。その多重化はゲートされた非反転
バッファにより行われる。この機能のために２つのマイ
クロプロセッサ出力端子、Ｐ４０、Ｐ４１、が用いられ
る。Ｐ４１が比較的高い（≧４．２ＶＤＣ）とするとＳ
Ａが選択される。Ｐ４１が高いとＥＣＳが選択される。
ピン電圧が比較的低い（≦０．８ＶＤＣ）とすると、装
置の選択が解除される。ＴｘＤ（マイクロプロセッサか
らの送信データ）が能動回路のバッファを通じて送ら
れ、光分離器の入力ＬＥＤを制御する。ＴｘＤが比較的
低い（≦０．８ＶＤＣ）とするとＬＥＤはターンオン
し、ＴｘＤが比較的高い（≧２．２ＶＤＣ）とするとＬ
ＥＤはターンオフする。それらの光分離器の出力トラン
ジスタは電流を装置ＥＣＳとＳＡへ送る。この電流は＋
１６ＶＤＣ電源から来る。各装置における入力は光分離
器の抵抗およびＬＥＤである。出力トランジスタを通っ
て装置のＬＥＤへ流れ込む電流は１７〜２８ｍＡであっ
て、ＬＥＤは出力トランジスタをターンオンし、それは
「０」と解釈される。電流が≦７ｍＡであると、信号は
「１」と解釈される。出力脚内の抵抗は電流をセットし
て最適スイッチング特性を達成する。

【００７９】入力端子／出力端子における０．００１μ
Ｆのコンデンサと、入力線／出力線において直列のダイ
オードにより静電気、雷、過渡現象から、および２４Ｖ
ＡＣへの短絡から保護する。

【００８１】本発明で使用するたとえばフェンウォール
（Ｆｅｎｗａｌｌ）サーミスタの抵抗値は２５℃におい
て１０ｋΩであって、温度の変化する向きとは逆の向き
に変化する。測定回路は分圧器を含み、精密抵抗が＋５
ＶＤＣ（Ｖ_ｒｅｆ）まで引き上げられ、サーミスタの一
方の端子が接地される。２個の抵抗の接続点における電
圧は、ルックアップ・テーブルから温度を計算するため
に用いられる読出される電圧である。センサが開回路さ
れると、電圧は＋５ＶＤＣレールであり、センサが閉回
路されると、電圧はアース電位である。

【００８２】入力端子における０．００１μＦのコンデ
ンサにより静電気、雷、過渡現象から保護する。１０ｋ
Ω入力抵抗が２４ＶＡＣ短絡からマイクロプロセッサＡ
／Ｄ入力を保護し、＋５ＶＤＣ線および接地線へ接続さ
れているダイオードはＡ／Ｄ入力を安全動作範囲を外れ
ている任意の電圧から保護する。

【００８３】屋内ブロワ速度（Ｆ）回路次に、図１８に示されている屋内ブロワ速度（Ｆ）回路
について説明する。マイクロプロセッサのＰ３６が比較
的低い（≦０．８ＶＤＣ）と、この回路の出力はオン
（＋１６Ｖ電源から電流を流す）であることが好まし
く、Ｐ３６が比較的高い（≧４．２ＶＤＣ）と、この回
路の出力はオフ（電流を流さない）であることが好まし
い。この回路は１５０Ｈｚまでの周波数でスイッチで
き、かつ１５００Ωの抵抗負荷を駆動できねばならな
い。

【００８４】マイクロプロセッサの出力Ｐ３６が比較的
高いと、光分離器のＬＥＤがターンオフされる。そうす
るとダーリントン対の出力がオフ状態に維持され、屋内
ブロワ速度回路へ電流が流れ込むことを許さない。Ｐ
３．６が比較的低いと、ＬＥＤがターンオンする。そう
すると＋１６ＶＤＣ回路から電流がダーリントン対を通
ってブロワ速度回路へ流れ込むことができるようにす
る。

【００８５】出力端子における０．００１μＦのコンデ
ンサにより静電気、雷、過渡現象から保護する。直列ダ
イオードおよび出力抵抗が光分離器を２４ＶＡＣへの短
絡に対して保護する。

【００８６】除霜選択入力Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３次に、図１９（ａ）〜１９（ｄ）を参照して除霜選択入
力について説明する。マイクロプロセッサの個別入力端
子Ｐ６４、Ｐ６５またはＡ／Ｄ入力端子Ｐ６６のいずれ
かへ接続されている各除霜選択入力の出力は、選択ジャ
ンパＪ６−１へ接続される時は比較的高く（≧２．２Ｖ
ＤＣ）なければならず、接続されない時は比較的低く
（≦０．８ＶＤＣ）なければならない。

【００８７】３つの除霜入力Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３のうちか
らＰ１（除霜選択ピン）へジャンパにより１つが選択さ
れる。この入力は分圧器を介して＋５ＶＤＣへ接続され
る。そうすると電圧が約４．５４ＶＤＣにセットされ
る。Ｐ１へ接続されない２つの入力は１０ｋΩ抵抗を介
して接地される。

【００８８】入力端子における０．００１μＦのコンデ
ンサにより静電気、雷、過渡現象から保護する。１００
ｋΩ入力抵抗が２４ＶＡＣ短絡からマイクロプロセッサ
入力を保護し、＋５ＶＤＣ線および接地線へ接続されて
いるダイオードが入力を安全動作範囲を外れている任意
の電圧から保護する。

【００８９】ＧＨＰＣおよびシステムＬＥＤ次に、図２０を参照してＧＨＰＣおよびシステムＬＥＤ
について説明する。ＧＨＰＣＬＥＤは、システム・パ
ワーアップまたはＰ１５０（マイクロプロセッサの出力
ピン）が比較的低い（≦０．４５ＶＤＣ）とターンオン
させられ、Ｐ５０が比較的高い（≧４．２ＶＤＣ）とタ
ーンオフされる。

【００９０】ＳＹＳＴＥＭＬＥＤは、Ｐ５１が比較的
低い（≦０．４５ＶＤＣ）とターンオンすべきであり、
Ｐ５１が比較的高い（≧４．２ＶＤＣ）とターンオフす
べきである。

【００９３】ＬＡ（低圧カットアウト）センス次に、図２１を参照する。この図の回路の出力端子はマ
イクロプロセッサのＰ２５へ接続され、正常な運転中
（低圧カットアウト・スイッチが閉じられている）は比
較的低い（≦０．８ＶＤＣ）ことが好ましく、障害状態
中（スイッチ開放）中は比較的高い（≧４．２ＶＤＣ）
ことが好ましい。

【００９４】この回路は、ＬＰＣＯスイッチ接点が閉じ
られた時に、それらの接点を流れる少なくとも２５ｍＡ
を駆動して、電流増大からの衝突およびスイッチの信頼
性に影響を及ぼすことを，阻止せねばならない。

【００９５】ＬＡ回路は基本的には分圧器であって、＋
５ＶＤＣへ接続される１２８Ωの抵抗と、接地される２
０Ωの抵抗とを備える。低圧カットアウト・スイッチが
それら２つの抵抗を接続し、または切り離す。スイッチ
が閉じられると、−２５ｍＡの電流が接点を通って流れ
る。マイクロプロセッサの入力端子Ｐ５２が１８２Ω抵
抗へ接続される。スイッチが閉じられると（正常状
態）、Ｐ５２における電圧は比較的低い（ほぼ０．４５
ＶＤＣ）。スイッチが開くと（障害状態中）電圧は＋５
ＶＤＣへ引き上げられる。

【００９６】入力端子における０．００１μＦのコンデ
ンサにより静電気、雷、過渡現象から保護する。１０ｋ
Ω入力抵抗が２４ＶＡＣ矩絡からマイクロプロセッサ入
力を保護し、＋５ＶＤＣ線および接地線へ接続されてい
るダイオードが入力を安全動作範囲を外れている任意の
電圧から保護する。

【００９９】ＮＥＣ μＰＤ７８２１４のような市販さ
れているマイクロ制御器は適当なプログラミング言語
と、コンパイラ利用可能性および適当なハードウェア性
能を有する。たとえば、ＮＥＣ μＰＤ７８２１４は、
図２２に示すように、単一のＩＣに下記の機能を含む。
８ビットＡＬＵ、４組の汎用レジスタ、５１２バイトの
ＲＡＭ、１６ｋバイトのＥＰＲＯＭ、８チャンネル−８
ビットＡ／Ｄ変換器，４相ステッピングモータ制御性
能、パルス幅変調された（ＰＷＭ）出力性能、非同期お
よび同期直列通信ポート、入力／出力のための５×８ビ
ット・ポート、およびタイマ／カウンタ装置（２×８ビ
ット、１×１６ビット）。

【０１１９】図２３は有効な制御器状態（０〜１５まで
の番号がつけられている）を示し、１つの状態から別の
状態へ移行するために満たさなければならない基準を要
約するものである。状態マシンの処理および移行基準は
Ｅｘｅｃｕｔｉｖｅにより実行される、図２４、図２５
参照。現在の制御装置状態および実時間環境を基にし
て、次に実行すべき状態をＥｘｅｃｕｔｉｖｅは決定す
る。

【０１２０】本発明の１つの好適な実施例に従って、Ｅ
ｘｅｃｕｔｉｖｅは、別の状態へ移行するかどうかを決
定する前に全ての制御入力の実行を毎秒実行する、スケ
ジュールされたタスクである。Ｅｘｅｃｕｔｉｖｅは現
在の状態を基にして適切な制御タスクもスケジュールす
る。その結果、スケジュールされたタスクはＥｘｅｃｕ
ｔｉｖｅの後で、適切な順序の制御作動およびタイミン
グで、実行する。

【０１２１】本発明の１つの好適な実施例に従って、ス
ケジューラおよびＥｘｅｃｕｔｉｖｅに加えて、制御ル
ープ処理に直接寄与しない別のオーバヘッド処理が実行
される。オーバヘッド機能は、実時間クロック、見張り
タイマ、障害検出、通信多重化、およびＮＶＭアクセス
を含む。

【０１２３】本発明の１つの好適な実施例に従って、本
発明のハードウェアにおいて、ある条件が満たされた場
合にマイクロ制御器をリセットさせる見張りタイマ回路
が実現される。とくに、見張りタイマ回路は、制御装置
ソフトウエアの有効な動作を指示するために、交番する
（論理０と１）入力信号を２５０ｍｓ間隔で受けねばな
らない。この信号はスケジュールされたタスクにより発
生される。このようにして、２５０ｍｓが経過した後で
見張りタイマ・ソフトウエアに実行させることにスケジ
ューラが失敗したとすると、ハードウェア回路はマイク
ロ制御器にスケジューラのリセットおよび再スタートを
行わせる。この機構は、たとえば、下記のソフトウエア
障害条件を検出する。すなわち、マイクロ制御器が「不
能（ｈｕｎｇ）になって」どのような命令も実行できな
い場合、制御装置クロック（たとえば、１１．０５９２
ＭＨｚの水晶）が故障した（すなわち、ソフトウエア命
令が実行されない）場合、およびソフトウエア・モジュ
ール（スケジュールされたタスクまたは割り込みサービ
ス・ルーチン）が「ループして」スケジューラが実行す
ることを２５０ｍｓ阻止した場合、がそれである。

【０１２４】その他のガスヒートポンプ障害条件（制御
装置内部の）が、毎秒実行するタスクを介してモニタさ
れる。検出された障害はＥｘｅｃｕｔｉｖｅにより用い
られて状態移行を決定する、図２３参照。システム障害
コードおよび制御装置障害を指示するために２個のオン
ボードＬＥＤが用いられる。サービス優先度コードを指
示して、どのような操作またはサービス要求が行われて
いるかをユーザーすなわち住宅所有者へ指示するため
に、サーモスタット検査灯が用いられる。