JPH0842904A - 高電圧及び低電圧制御機能を有する電子サーモスタット - Google Patents

高電圧及び低電圧制御機能を有する電子サーモスタット

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JPH0842904A
JPH0842904A JP7098866A JP9886695A JPH0842904A JP H0842904 A JPH0842904 A JP H0842904A JP 7098866 A JP7098866 A JP 7098866A JP 9886695 A JP9886695 A JP 9886695A JP H0842904 A JPH0842904 A JP H0842904A
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00—Control of temperature
    • G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/1902—Control of temperature characterised by the use of electric means characterised by the use of a variable reference value

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、高電圧及び低電圧制御性と可変機
能性とを有し、ファンコイル冷暖房ユニットとの使用す
るに適する電子サーモスタットの提供を目的とする。 【構成】 本発明のサーモスタットは、面への取付けに
適合したベース部と；ベース部への装着に適合したカバ
ー部と；カバー部と関連し操作のためアクセスできるサ
ーモスタット動作制御スイッチ手段と；カバーと関連し
公称温度設定点を設定する温度設定手段と；ベース部と
カバー部の一方に連結され、動作状態信号と温度標示信
号を受け、冷暖房装置の制御信号を選択的に発生する処
理手段と；制御すべき大気の温度を検出する第１の手段
と；選択された終端装置と関連する高電圧回路を接続す
る複数の第１の接続手段と；選択された終端装置と関連
する低電圧回路を接続する複数の第２の接続手段とから
なる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電子サーモスタットに係
り、特に、ファンコイルユニットと、同等の暖房及び冷
房装置を制御するため適合させられたサーモスタットに
関する。
【０００２】
【従来の技術】官庁、学校、モーテルにおいて一般的に
見受けられる個々の部屋、通路、玄関等の温度を制御す
る暖房及び冷房装置は、屡々ファンコイルユニットと呼
ばれる。かかるユニットは、それが置かれている空間の
温度を制御するため、一般的に、ファンと組み合わせて
暖房及び／又は冷房コイルを使用する。ファンコイルが
設けられているシステムは、２管システムと呼ばれるシ
ステムである場合があり、かかる２管システムにおい
て、ファンコイルは暖房又は冷房の何れかに対し一本の
供給路と一本の戻り路を使用し、供給路は動作中のモー
ドに依存して温水又は冷水の何れかをその中に流す。２
管システムにおいて、温水と冷水の両方が同時に供給さ
れることはないことを理解する必要がある。
【０００３】ファンコイルユニットは４管システムで接
続することも可能であり、４管システムは、冷房用の供
給路及び戻り路と、暖房用の供給路及び戻り路を使用す
る。ファンコイルユニットは、ファンコイルユニットの
一部分である電気暖房ユニットを作動させることにより
補助的な熱を発生する機能がある。かかるファンコイル
ユニットは、典型的には、供給路及び戻り路を流れる流
量を制御する弁と、コイル間の大気の流れを制御するフ
ァンとを有し、ユニットを流れる屋内大気と屋外大気の
割合を変えるダンパーが典型的に設けられている。ファ
ンコイルユニットには、例えば、ファンと補助電気暖房
ユニットの種々の動作電圧に関係する多様な構造と設計
がある。一般的に、ファンコイルユニットは、２４ボル
ト、１２０ボルト、２０８−２３０ボルト及び２７７ボ
ルトの動作電圧を有する。ダンパを変え、バルブ、即ち
供給源からの暖房及び／又は冷房流体の流れを制御する
機能と同様、良い品質の室内の空気を提供するべく暖房
又は冷房されるべき外側の大気の量を制御することで、
ファンコイルユニットの制御が変えられる。その上、ユ
ニット用の熱交換器であるコイル全体に流れる大気の量
を制御するファンの速度を制御することもできる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】サーモスタットは、フ
ァンコイルユニットの設計及び構造と、それらが主とし
て制御される方法とは無関係にユニットの動作を制御す
る必要がある。動作特性が変更される場合があるので、
従来、商業的に入手可能な様々なファンコイルユニット
のスペクトル全域の殆どの部分で動作し得る単一のサー
モスタットの設計は実現されていない。その上、使用可
能な動作電圧が異なるので、アンダーライター ラボラ
トリー(Underwriter Laboratories)の認可仕様に従って
サーモスタットは制御リレー等から隔離されるので、サ
ーモスタットから隔離されたスイッチと、リレーと、関
連する制御部を実装する必要性があるので利用者にとっ
てコストの増大が生じている。
【０００５】従って、本発明の主目的は、種々、多様の
動作及び設計特性を有するファンコイル装置を制御する
改良されたサーモスタットを提供することである。本発
明の他の目的は、ファンコイルユニット又は壁に取付け
ることができ、ダンパー、スイッチ、弁等の如くの高電
圧終端装置と、低電圧終端装置を制御することが可能で
あり、高電圧と低電圧を分離させた単一のサーモスタッ
トによって上記制御を行う上記の改良されたサーモスタ
ットを提供することである。
【０００６】本発明の類稀な設計により、サーモスタッ
トは、一般的な４×４インチの正方形電気ボックスに取
付けることが可能であり、高電圧部分を低電圧部分から
隔離するためボックスの中央に隔離用の仕切りを置くこ
とだけが必要とされる。本発明の他の目的は、多数のジ
ャンパーをつなぎ、或いは、取り除くことによりサーモ
スタットを形成するだけで、種々の動作電圧と動作特性
とを有する多数のファンコイルユニットの中の何れをも
動作させるよう容易に形成することができる上記の改良
されたサーモスタットを提供することである。
【０００７】より具体的な目的は、必要があれば、弁及
びダンパーの制御に対してファン速度制御動作モードで
動作するよう容易に形成し得る改良されたサーモスタッ
トを提供することである。他の目的は、２管システム又
は４管システムの何れかで実装されたファンコイル装置
と共に動作し得る改良されたサーモスタットを提供する
ことである。
【０００８】本発明の他の目的は、温度センサ及び他の
回路条件により与えられる入力信号に応じて制御信号を
発生するために使用されるマイクロプロセッサを有し、
ファンコイルが形成されている形のシステムに適切な制
御機能が自動的に得られる上記サーモスタットを提供す
ることである。本発明の他の目的は、ファンコイルと、
制御弁及びそのダンパーとからなる補助電気暖房を制御
する能力を有し、サーモスタットの一部として検出装置
が搭載されている形とは異なり、離れて実装されている
温度検出装置を利用するよう適合させられた改良された
サーモスタットを提供することである。
【０００９】本発明の他の目的は、サーモスタットの実
装時に実行することができ、実装されたサーモスタット
が実際の使用時に適切に機能するかどうかを判定するテ
ストシーケンスを有する上記の改良されたサーモスタッ
トを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明のサーモスタット
は、ファンと、少なくとも一の暖房及び冷房流体制御バ
ルブと少なくとも一の電気暖房装置と少なくとも一のエ
アーダンパーとからなる少なくとも一の終端装置とを含
む型の暖房及び冷房装置を制御する。本発明のサーモス
タットは、取付け面に取付けられるよう適合されたベー
ス部と；ベース部に装着されるよう適合されたカバー部
と；カバー部と関連し操作のため触れることができる上
記サーモスタットの動作を制御するスイッチ手段と；カ
バーと関連し公称温度設定点を設定する温度設定手段
と；上記ベース部及びカバー部の一方に連結され、動作
状態信号と温度標示信号を受け、上記暖房及び冷房装置
を制御する出力信号を選択的に発生する処理手段と；上
記サーモスタットが制御する空間の大気の温度を検出す
る第１の手段と；選択された終端装置と関連する高電圧
回路を接続する複数の第１の接続手段と；選択された終
端装置と関連する低電圧回路を接続する複数の第２の接
続手段とからなる。
【００１１】
【実施例】本発明の他の目的及び利点は、添付図面を参
照して以下の詳細な説明によって明らかにされる。一般
的に言うと、本発明は、多様な暖房及び冷房装置の動作
を制御する用途に特に適合させられ、官庁、学校、モー
テルの部屋等に使用されるファンコイル暖房及び冷房装
置に適しているサーモスタットよりなる。上記サーモス
タットは、ファンコイルユニットの制御に特に有用であ
るが、かかる特定のユニットの制御に限定されることは
なく、サーモスタット制御を利用し得るあらゆる数の暖
房及び冷房装置を制御するため使用することが可能であ
り、サーモスタット又はコントローラに接続された弁操
作器、ファン及びダンパーの如くの機械的終端装置を制
御することが望ましい。本発明のサーモスタットは、そ
の機能的な動作において著しく柔軟性があり、動作電圧
が実質的な範囲内で変わる終端装置を制御するよう設計
されている。
【００１２】この点に関し本発明のサーモスタットは、
２４ボルトの交流電流（ＶＡＣ）制御部を有するよう適
合され、１２０ＶＡＣと、２０８−２３０及び２７７Ｖ
ＡＣの動作電圧を有する装置を直接制御する。サーモス
タットは、上記動作電圧の中の何れに設定することも可
能であり、上述の動作電圧の中の何れかを有する終端装
置を切換えることができるリレーを搭載し、２７７ＶＡ
Ｃで動作している場合でも数アンペアまでの電流負荷を
制御することが可能である。上記装置はＵＬ８７３仕様
に適合し、ファンコイルユニット自体に取付けるか、或
いは、壁に取付けることができる。上記サーモスタット
は、暖房又は冷房動作モードの何れかにおいて自動制御
又は手動制御を提供するために機能することが可能であ
る。その上、上記サーモスタットはオン／オフ制御モー
ドで機能し、かつ、ファン速度オン／オフコントロー
ラ、又は、自動、或いは、暖房又は冷房モードの何れか
と、オン／オフ温度コントローラモードの何れかで機能
する温度コントローラとして機能する。サーモスタット
には、制御されるべき空間に対し温度設定点を指定する
ためのダイアル式ノブがある。終端装置は、２４ＶＡ
Ｃ、或いは、上述のより高いライン電圧で動作し得る。
【００１３】サーモスタットが２７７ＶＡＣの終端装置
を制御するよう意図されている場合に、弁と、２７７Ｖ
ＡＣで動作するファンモータを直接制御及び作動させ得
る。サーモスタットが遠隔的に壁に取付けられている場
合に、２７７ＶＡＣの終端装置を直接制御し得ないの
で、かかる構成におけるサーモスタットは、ファンコイ
ルユニットに配置されたリレーを制御するため２４ボル
トの出力信号を発生する。サーモスタットは、電源の電
圧レベルが指定された通りではない場合に、サーモスタ
ットが予期しない動作を生じないよう電源が停止された
状態、即ち、サーモスタットの電圧降下を防止するよう
設計される。
【００１４】図面、特に、分解斜視図である図１を参照
するに、本発明の一実施例のサーモスタットは全体的に
符号２０で示されている。サーモスタットは全体的に符
号２２で示されているベース部と、公称設定点温度を設
定する温度設定点用回転自在ダイアル式ノブ２６が設け
られた全体的に符号２４で示されているカバー部とを有
する。ノブ２６はカバー部２４に連結されるよう適合さ
れる。ダイアル式ノブ２６は、カバー部２４の内側に取
付けられた印刷回路基板３４に取付けられたポテンショ
メータ３２に機械的に接続されるよう適合されたスプリ
ット端３０（図４）を含む軸２８を有する。ダイアル式
ノブ２６は、スプリット端３０を互いに挟む針先プライ
ヤーを使用することにより取り外すことが可能である。
カバー部は、拡張部（図示せず）が適合することが可能
であり、その上に印刷された標示を表わす温度を有する
サーモスタットの高い方と低い方の設定に対応する所定
の弧形の中を通るダイアル式ノブ２６の回転を制限する
半円形開口部３６を有する。
【００１５】ダイアル式ノブ２６が取り外されたとき、
拡張された開口部３８には、サーモスタットが適切に動
作しているかどうかを判定するテストシーケンスを開始
する目的で短絡させ得る露出したジャンパーが現われ
る。テストジャンパーが短絡されると、切り替え(chang
eover)温度テストを行わないテストを開始するため設定
点ポテンショメータを時計回りに完全に回転させること
によってテストシーケンスが開始される。設定点ポテン
ショメータは、切り替え温度テストを行うテストを開始
するため反時計回りに完全に回転させることが可能であ
る。以下の「スタート(Start) 」は、室温又は気温が華
氏６０度より高く、華氏８０度より低いかどうかを判定
する。 スタート： −０５ タイマ＝０ −１０ 設定点が最大値ならば、ステップ４０に進む −２０ 設定点が最小値ではないならば、フェイル(Fai
l)に進む −３０ 切り替え温度が華氏６０度より高く、華氏８０
度より低いならば、ステップ４０に進み、さもなけれ
ば、フェイルに進む −４０ 室温又は戻りの気温が華氏６０度より高く、華
氏８０度より低いならば、ステップ５０に進み、さもな
ければ、フェイルに進む −５０ 通常閉じた入力が短絡されているならば、ステ
ップ６０に進み、さもなければ、フェイルに進む −６０ タイマ＝５秒であるならば、出力 １、出力
２、ダンパー、第２のヒートステージを補足する −６５ タイマ＝０に設定 −７０ ステップ１０に進む フェイル： −８０ 出力 １、出力 ２、ダンパー、第２のヒート
ステージを電源供給されたリレーに設定 −９０ ステップ５に進む −１００ 終了 テストを終了させるために、ジャンパーを取り外し、ダ
イアル式ノブの軸２８をその実装された位置に押し戻す
ことによって設定点ダイアルを元に戻す。
【００１６】サーモスタットは、マイクロプロセッサ４
０と、ファン及びサーモスタットの動作モードを夫々制
御する１対のスライドスイッチ４２及び４４とを更に有
する。マイクロプロセッサ４０（図１３を参照のこと）
は、以下に記載する機能を実行するため変更されたモト
ローラ製ＨＣ０５マイクロプロセッサが好ましい。図１
に示すファン速度制御部４２に関し、図１３を参照する
に、左から右にオフ（ＯＦＦ）、ハイ（ＨＩＧＨ）、ミ
ディアム（ＭＥＤＩＵＭ）、ロー（ＬＯＷ）の位置を有
する４ポジション形スイッチが好ましく、これにより、
ファンは、中速（ミディアム）又は低速（ロー）設定に
低下される前に停止から高速（ハイ）に切り替えられ
る。スイッチ４４は、その左の位置にオフがあり、他の
位置はオート（ＡＵＴＯ）、ヒート（ＨＥＡＴ）、クー
ル（ＣＯＯＬ）動作モードである。かかるスイッチは、
カバー部２４に常時結合されていることが好ましい矩形
の挿入部４８に形成されたスロット４６内で摺動可能で
あり、挿入部４８は、特定のサーモスタットの構造がサ
ーモスタットの性能を制限する場合にスイッチの移動を
制限するための可変長スロット４６を有する。例えば、
ファン速度スイッチ４２に関しては、ファンが決してタ
ーンオフされないことが望ましい適用例があり、その場
合に、オフ状態は、スイッチ４２がオフ位置の方へ左方
向に移動することを阻止する長さの短いスロット４６を
有することによって効果的に除去される。カバー部２４
は、温度検出サーミスタが置かれたサーモスタットの内
部に大気が循環し得るようサーモスタットの四方の側面
の周りに設けられた複数の開口部５０を更に有する。
【００１７】本発明の重要な面によれば、ベース部２２
はカバー部２４から容易に分離することができ、ベース
部は制御されるべきファンコイルユニットまで延在する
電気的導電体に接続されるよう適合されている。カバー
部とベース部の両方は、プラスチック、好ましくは、Ｕ
Ｌ９４−５ＶＡの可燃性ＵＬ定格を有するサイコラック
(Cycolac) ＡＢＳプラスチックから作られ、ベース部２
２は、各々が外部のラインをサーモスタットに接続する
七つのコネクタを含む二つのコネクタ部分５２及び５４
を有する。
【００１８】各コネクタ部分５２及び５４は、図５乃至
９に示される部品よりなる七つの別々のコネクタ組立体
５６を有する。ベース部２２は、ベース部を貫通し延在
する各コネクタ組立体に対し開口部５８を有する。開口
部５８は、端子部材６０によってベース部２２の内面の
電気的導電体又はポストが外面の導電体又はワイヤに接
続されるよう適合されている。端子部材６０は、開口部
５８を通って延在し、産業上の標準的なスペードラグ(s
pade lug) に必要とされる如くその外側の端に小さい開
孔６３を有する端子突起部６２を含む。或いは、コネク
タ組立体５６は、開口部５８の左方向の側面に対し端子
部材６０を解放することによって導電体又はワイヤに接
続するよう適合されるので、導電体又はワイヤは開口部
の壁と突起部６２の間に挿入され、次いで、突起部６２
は壁との間に導電体を固定するため側壁の方向に動かす
ことによって固定される。
【００１９】各端子部材６０は、カバー部２４に装着さ
れた印刷回路基板３４に取付けられたポスト−コネクタ
６６を受容するため適合された１対の支持アーム６４を
更に有する。端子部材６０は連結部６８とネック部７０
を更に有する。図５には、組み立てられたコネクタ組立
体でクランプ部材７２に隣接する端子部材６０が示され
ているが、クランプ部材７２は正方形であり、かつ、図
１０に示す如く端子突起部６２がその中を通るよう適合
された中央開口部７３を有するので、クランプ部材７２
が左に動かされるとき、端子突起部６２は、図２に示す
如く、隣接する表面又はベースプレートの開口部５８の
側壁に接するように引っ張られる。クランプ部材７２
は、コネクタ部分５２及び５４に形成された関係する環
状表面７６（図１を参照のこと）の一つに衝合するよう
適合されたねじ７４によって締結される。端子突起部６
２は、セレーション(serration) ７８の如く、突起部６
２に形成されワイヤを係合し支持する機械的抵抗手段が
設けられているので、サーモスタットが実装される際に
ワイヤが容易に引き出されることはない。この点に関
し、ＵＬ ４８６Ｅに指定されるような引張り力に耐え
ることができると想定される高電圧ワイヤを接続するこ
とが必要である。１４ＡＷＧまでのワイヤに対し、上記
接続は１１．５ポンドの引張り力に耐える必要があり、
端子突起部６２のセレーション７８はコネクタ組立体が
かかるテストに従うことを可能にする。
【００２０】ぴったり合うコネクタカバー８０を有する
各接続部分５２及び５４はベース部２２によって支持さ
れ、コネクタカバーはポスト６６を受容する多数の開口
部８２を有し、外部のワイヤをサーモスタットのコネク
タに接続するねじ７４への接触を生ずる多数の側壁開口
部８４を更に有する。ベース部は、カバー部２４の内側
にある印刷回路基板に取付けられるより寸法の大きい部
品のための場所を空けるために設けられた殆ど空の中央
部８６を有する。
【００２１】図４を参照するに、より詳細にはサーモス
タットは、リレー８８及び９０と、変圧器９２とを含む
場合がある。空間８６はコネクタ部分５２及び５４を分
離し、本発明の重要な面に従って、一方のコネクタ部分
５２は低電圧回路に接続され、部分５４は高電圧回路コ
ネクタに接続される。特に、壁に取付ける実装法の場合
にサーモスタットは、図３に示す如く従来の４×４イン
チの正方形ボックス９４に取付けられるよう適合される
ことが重要である。サーモスタット２０が１１０ＶＡ
Ｃ、２０８−２３０ＶＡＣ又は２７７ＶＡＣのいずれか
の動作電圧を有するファンコイルユニットにおける終端
装置を制御する場合には、サーモスタットは、図示する
如く仕切り９５が４インチの正方形ボックスに実装され
ている限り、かかる装置を制御するよう適合している。
かかる仕切りがある場合に、アンダーライター ラボラ
トリーの仕様に従う。この装置の実装には、従来のプラ
スターリング９６を仕切りに取付けることが好ましく、
トリムプレート９８は従来のねじでプラスターリング９
６に取付けることができる。装飾的な壁プレートを設け
てもよく、壁プレートは、好ましくは、２本のねじ１０
２によって取付けられたベース部２２を受容するよう設
計され、カバー部２４はベース部２２に取付けることも
可能である。支持アーム６４は、摩擦的な係合でポスト
６６を受容し支持力を発生すると共に、カバー部２４
は、その内側の面に多数の協働的な窪み（図示せず）を
更に有し、その中に突起部１０４が設けられているの
で、カバー部２４は、カバー部がベース部の上に押しつ
けられるときベース部２２にぴったり合う。
【００２２】上述の如く、本発明の一実施例のサーモス
タットは、低電圧の実装、及び、１２０ボルト、２０８
−２３０ボルト、２７７ボルトからなるその他の３種類
の動作電圧と共に使用するよう適合されている。その
上、サーモスタットは、２管及び４管式の実装を有する
ファンコイルと共に使用するため適合されている。２管
式の低電圧実装法は、電圧レベルに無関係に利用される
終端装置及び回路のタイプを概略的に表わす図１１に示
されている。図１１の略回路図において、サーモスタッ
ト２０は、ファンコイルユニットの結合ボックス内にあ
る端子ストリップ１１０に接続されるべく示され、ファ
ンコイルユニットの回路は、ハイ、ミディアム、又は、
ローのいずれかのファン速度を提供するため適当なリレ
ーの一つを作動させる３本のライン１１８の中の１本に
印加される制御信号に従ってリレー１１６によって電源
を供給されるファンモータ１１２及び１１４を含む。電
源はライン１２０上に提供され、ヒューズブロック１２
２が入力に設けられる。電気接触器１２４は、全体的に
符号１２６で示されその動作がライン１２８によって制
御される補助電気ヒータの利用を制御するため使用され
る。
【００２３】図示されているファンコイルユニットは、
ファンコイルの中を通る流体の流れを制御するダンパー
１３０及び弁１３２を有する。ダンパー１３０の動作
は、サーモスタット２０からのライン１３６によって制
御されるリレーカード１３４により制御され、弁は同様
にサーモスタット２０からのライン１３８によって制御
される。サーモスタットは、凝縮オーバーフローセンサ
又は凍結防止センサに接続することができるライン１４
０によって得られる停止回路を有してもよい。上記のい
ずれかの状態が生じる場合に、サーモスタットを停止す
ることが望ましい。ライン１４２は、温度センサ、即
ち、ファンコイルの供給ライン内の流体の温度に関係す
る情報をサーモスタットに与える切り替えセンサに接続
される。
【００２４】次いで、サーモスタットの動作に関し、ス
イッチ４２は、スイッチ４４を適切に位置決めすること
によりサーモスタットが自動動作中であるとき、ファン
とファン速度サイクリング(fan speed cycling) を制御
する。スイッチ４４は、暖房及び冷房機能を制御し、こ
れにより、ＨＥＡＴ位置は手動の暖房に対応する。手動
の暖房モードの場合、冷房が行われることはない。ＣＯ
ＯＬに設定することは手動の冷房に対応し、その位置に
あるとき暖房は行われない。ＡＵＴＯ又はスイッチ４４
による自動設定は、切り替えを伴う自動暖房及び冷房に
対応し、切り替えはツーパイプシステムにおいて遠隔的
に取付けられたセンサによって制御される。フォーパイ
プシステムにおけるマイクロプロセッサ４０は、暖房又
は冷房が自動的に切り替えられるべきであるかどうかを
判定する。スイッチ４４がＯＦＦ位置にあるとき、ファ
ンコイルとサーモスタットをターンオフする。かかる位
置にある場合、弁、ダンパー等の終端装置は電源切断状
態になる。通常開いている２方向弁がファンコイルに使
用される場合、ＯＦＦは弁が完全に開いている場合に対
応する。スイッチ４４がオンとオフだけのスイッチに限
られる場合、サーモスタットは暖房又は冷房を自動的に
判定し、手動の暖房又は冷房機能を利用することはでき
ない。しかし、たとえスイッチ４４がＯＦＦ状態である
としても、ファンが動作し続けても構わない。
【００２５】２管システムの場合、一つだけの弁が使用
され、２管制御に補助電気暖房が利用される。４管シス
テムの実装例の場合、二つの弁が使用され、一方の弁は
冷房制御のため順方向に作用し、暖房用である第２の弁
は逆方向に作用する。サーモスタットマイクロプロセッ
サ４０は、切り替え入力を介して動作モードが何れであ
るかを判定する。センサが接続されている場合には、２
管制御が使用される。センサが接続されていない場合に
は、マイクロプロセッサは４管制御モードで動作する。
電気暖房動作は４管の場合に使用されないが、第２の暖
房ステージは作動状態である。外側のエアーダンパー機
能は４管モードで動作する。
【００２６】切り替えセンサは現在の動作状態がいずれ
であるべきかをサーモスタットプロセッサ４０に示し、
暖房動作モードの場合に、暖房弁は動作可能状態である
が、冷房弁は動作不能状態である。一方、冷房状態の場
合に、暖房弁は動作不能状態であり、冷房弁は動作可能
状態である。切り替えセンサは、好ましくは、温度が略
華氏８５度を越えるとき冷房への切り替えを行い、温度
が略華氏５５度を下回るとき暖房への切り替えを行う。
電源投入時において、検出された切り替え温度が略５５
乃至８５度の間にあるとき、初期の切り替え状態は暖房
が好ましい。
【００２７】電気暖房は２段階、即ち、補助と第２のス
テージで行うことが好ましい。補助暖房は、好ましく
は、設定点ダイアルから希望によって略３．６度又は略
１０度の不感帯を差し引くことによって定められる温度
で動作する。第２のステージの暖房は、設定点ダイアル
から不感帯を差し引き、さらに、略華氏１．８度を差し
引いた温度で動作する。
【００２８】温度制御に関しては、測定温度が上昇し、
設定点温度から略華氏０．９度に達するとき、サーモス
タットは冷房シーケンスを開始する。サーモスタットは
測定温度が設定点温度から略華氏０．９度降下するまで
冷房状態を持続する。このとき、サーモスタットは冷房
状態を終了し、不感帯状態に入る。暖房機能は、冷房機
能と同様に動作するが、ファンコイルの配管に依存す
る。２管システムの場合、サーモスタットは、切り替え
センサが温水が存在することをマイクロプロセッサに示
した後に限り暖房機能に入ることが可能である。温水が
検知されると、暖房機能は弁が逆の作用で動作する点を
除いて冷房機能と同様に動作する。測定温度が暖房設定
点（暖房設定点は冷房設定点から不感帯温度を差し引い
たものである）より略華氏０．９度降下するときに、弁
は電源を供給される（同一の弁は冷房の際に逆の作用で
動作する）。サーモスタットは、測定温度が暖房設定点
を略華氏０．９度上回るまで暖房状態を持続する。
【００２９】４管ファンコイルコントローラの場合、切
り替えセンサは利用されない。サーモスタットは、暖房
用の第２の弁を動作可能にさせるため測定された温度
と、設定点から不感帯を差し引いた温度との差を使用す
る。その温度の大気は暖房設定点を華氏０．９度下回
る。暖房弁は、温度が暖房設定点を略華氏０．９度上回
るまで電源が供給され続ける。測定温度は印刷回路基板
に取付けられたセンサ３２から得られる。サーモスタッ
トマイクロプロセッサ４０が遠隔リターンエアーセンサ
が接続されていることを検知した場合、遠隔センサを自
動的に使用し、ＰＣ基板に取付けられたセンサ３２を無
視する。両方の温度は、少なくとも５秒毎にマイクロプ
ロセッサによってサンプリングされることが好ましい。
【００３０】外気ダンパーに関しては、すべてのサーモ
スタットの構造で作動状態にある。それは、すべてのフ
ァンコイルのダンパーに接続してもよく、接続しなくて
もよい。ダンパーの出力は２状態出力である。ダンパー
の最小値及び最大値はダンパーアクチュエータで機械的
に設定されることが好ましい。ダンパー制御はＩＡＱ
（屋内大気品質）と維持(conservation)の二つの操作モ
ードを有する。ＩＡＱモードにおいて、マイクロプロセ
ッサはファンの動作中に常にダンパーを強制的に開く。
【００３１】サーモスタットは、図１２及び１３に示す
如く、上述の機能を実行する電気回路を有し、かかる回
路は印刷回路基板３４の上にある。前述の如くカバー部
２４がベース部２２に取付けられたとき図４に示す如く
夫々のポート６６に電気的に接続される図２に示す端子
１乃至１４は、図１２の左側に端子Ｐ１乃至Ｐ１４とし
て示され、端子名の隣に機能的な特定がなされている。
【００３２】かかる端子ブロックの端子と、それに関係
する説明を以下に記載する。 ピン 名称 説明 ワイヤのタイプ 1 〜 電源ライン 高い又は低い交流電圧 2 ・ コモンライン 高い又は低い交流電圧 3 Ｈ ファン ハイ 高い又は低い交流電圧 4 Ｍ ファン ミディアム 高い又は低い交流電圧 5 Ｌ ファン ロー 高い又は低い交流電圧 6 Ｏ１ 出力 １ 高い又は低い交流電圧 7 Ｏ２ 出力 ２ 高い又は低い交流電圧 8 Ｄ ダンパー出力 低い直流電圧 9 Ｓ 通常閉じられた入力 低い直流電圧 10 Ｇ 低電圧コモン 低い直流電圧 11 Ｒ リターンエアーセンサ 低い直流電圧 12 Ｃ 切り替えセンサ 低い直流電圧 13 Ｈ２ 第２の暖房ステージ 低い直流電圧 14 24Ｖ ２４ ＶＡＣ 電源 低い直流電圧 端子に接続されたラインは図示する如くＴで指定され、
かかるラインは図１３にも示され、電気的な連結又は接
続を示すことを意図している。同様の接続は、電気分野
の当業者にとって周知の如く、ラインＢ０乃至Ｂ２１
と、ＲＥＦ、−ＲＥＳＥＴ、ＶＣＣ、Ｖ２４、ＧＮＤ、
ＲＥＬＡＹ及びＲＬＹ ＣＯＭラインに対しても示され
ている。
【００３３】サーモスタットが動作する方法は、例え
ば、遠隔サーミスタの有無のようなサーモスタット検出
回路の条件と、多数のジャンパーの使用とによって定め
られる。図１２を参照するに、ジャンパー１５０及び１
５２は、サーモスタットが制御すべきファンコイルユニ
ットの終端装置の動作電圧を定める。回路内にジャンパ
ー１５０がある場合、ライン１５４（ＲＬＹ ＣＯＭ）
上のリレーコモンライン電圧は２４ボルトである。ジャ
ンパー１５０が回路内にある場合、ジャンパー１５２は
回路の外にあるか、或いは、除去され、開路が得られ
る。終端装置が１２０ＶＡＣ、２０８ＶＡＣ又は２７７
ＶＡＣである場合、ジャンパー１５２は回路内にあり、
ジャンパー１５０は除去される。
【００３４】サーモスタットが弁を制御する場合、ジャ
ンパー１５６は回路内にある。マイクロプロセッサ４０
が自動動作モード中にファンを制御することが望まれる
場合、ジャンバー１５８は回路内にあり、ファンがスイ
ッチによって手動的に制御され、マイクロプロセッサ４
０で制御されない場合、ジャンパー１５６及び１５８は
除去される。ファン速度を手動的に制御するため、スイ
ッチ４２はスイッチの位置に応じて閉じられ、ハイ、ミ
ディアム又はローのファン速度の動作を選択するスイッ
チ接点１６０、１６２及び１６４を有する。
【００３５】ジャンパー１６６は、回路内にあるとき、
遠隔リレー用のスイッチ補助出力を生ずる。このジャン
パーは、壁に取付けられたサーモスタット２０が弁、ダ
ンパー及び補助電気暖房を制御するため使用される実装
例に設けられ、別のサーモスタット２０がファンコイル
ユニットに実装され、ファン速度が設定される。これ
は、ファンコイルユニットが空間又は部屋の天井に実装
されている場合に典型的に見られる。ジャンパー１６８
は、かかるジャンパーが回路内にある場合に結露するの
を防ぐためファンがオフであるとき弁を強制的に閉じ
る。図１３に示す回路の残りの部分には、全体的に符号
１７０で示される電圧降下検出器が含まれ、演算増幅器
１７４の一方の入力に接続されたライン１７２上に電圧
レベルを発生し、検出された電圧が略１８ボルトより低
い場合にリセット出力を発生する。
【００３６】図１３の回路には、マイクロプロセッサ４
０と、リレー８８及び９０が含まれる。同図の左上部に
は、通常開いているか、又は、通常閉じているような弁
の制御を選択するため使用されるジャンパー１７６及び
１７８を含む多数のジャンパーが示されている。ジャン
パー１８０が回路内に設けられている場合、サーモスタ
ットは弁を制御することによって暖房及び冷房動作を制
御する。サーモスタットが暖房及び／又は冷房を制御す
るファン速度の制御に使用される場合、ジャンパー１８
０は除去される。上記の方法でサーモスタットを動作さ
せるため、サーモスタットのスイッチ４２は、ＡＵＴＯ
又は自動側の位置に設定する必要がある。この動作モー
ドにおいて、ファンは略０．５秒の高速動作速度で常に
始動し、適当な速度の状態に切り替えられる。
【００３７】接点の組１８２は、前述の如く、ダイアル
式ノブ２６を取り外した後にかかる接点を短絡すること
により行い得る自動テストサイクルを実行するため設け
られる。ジャンパー１８４は、動作中に許容されるべき
室外大気の量を設定するため設けられる。ＩＡＱモード
である場合に、かかるジャンパーはつながれ、使用され
る大気の略９０％は屋外の大気である。維持モードにお
いて、ジャンパー１８４は除去され、大気の略６０％は
外気である。最後のジャンパー１８６は、回路内にある
場合に略華氏３．６度であり、除去された場合に略華氏
１０度である不感帯を定める。後者の不感帯の値は、例
えば、短時間しか使用しない場所であるため、温度範囲
が重大とはならない通路又は玄関の如くの共通領域で使
用し得る。
【００３８】上記回路は、例えば、ライン１９０上の切
り替えセンササーミスタからの信号、ライン１９２上の
外部温度センササーミスタからの信号、ライン１９４上
のダイアル式ノブ２６によって制御される設定点ポテン
ショメータ３２からの信号、印刷回路基板３４に取付け
られた温度検出サーミスタ１９８からのライン１９６上
の信号の如くのアナログ値を変換するアナログ−ディジ
タル変換器１８８を含む。ブロック２００にあるトラン
ジスタと抵抗は、アナログ−ディジタル変換器１８８に
印加する信号の中の一つを選択するマルチプレクサを構
成する。電圧降下又は電源停止状態によってリセットラ
イン２０２がローであるとき、マイクロプロセッサはリ
セットされる。
【００３９】
【発明の効果】以上の記載により、多数の望ましい属性
を有する改良されたサーモスタットが示され、かつ、説
明されたことが認められるべきである。上記サーモスタ
ットは、非常に広い応用、特に、サーモスタットで制御
し得るファンコイルユニットの種類に関し非常に広い応
用に使用することができる点で著しい柔軟性を有するよ
う設計されている。かかるサーモスタットは、場合によ
って１２０、２０８−２３０又は２７７ＶＡＣの装置で
ある殆どのファンコイルに見られる種類の終端装置を制
御するよう設計されている。本発明のサーモスタット
は、単純な容易に実装される仕切りの使用によって従来
の４×４インチの正方形ボックスに容易に実装すること
ができ、かつ、依然としてアンダーライター ラボラト
リーの仕様を充たすことが可能である。
【００４０】本発明の種々の実施例を示し、かつ、説明
したが、種々の変形、置換、均等物を用いることが可能
であり、本発明は、特許請求の範囲の記載と、その均等
物とによってのみ限定されることを理解する必要があ
る。本発明の種々の特徴は特許請求の範囲に記載されて
いる。
【図面の簡単な説明】
【図１】カバー部とベース部が互いに離されている本発
明の一実施例のサーモスタットを示す斜視図である。
【図２】図１に示すベース部の裏面図である。
【図３】従来の４×４インチの正方形電気ボックスに取
付けられたサーモスタットの分解斜視図である。
【図４】カバー部の内側の印刷回路基板の図である。
【図５】本発明のコネクタ組立体の分解平面図である。
【図６】図５に示すコネクタ組立体の一部分の端面図で
ある。
【図７】図６の略線７−７についての断面図である。
【図８】図５のコネクタ組立体の端面図である。
【図９】図６の略線９−９についての断面図である。
【図１０】本発明のコネクタ組立体のクランプ部材及び
ねじの平面図である。
【図１１】低電圧ファンコイルユニットの適用例におけ
るサーモスタットの実装例の略電気回路図である。
【図１２】本発明のサーモスタット回路の略電気回路図
の一部である。
【図１３】本発明のサーモスタット回路の略電気回路図
の一部である。
【符号の説明】
２０ サーモスタット ２２ ベース部 ２４ カバー部 ２６ ダイアル式ノブ ２８ 軸 ３０ スプリット端 ３２ ポテンショメータ ３４ 印刷回路基板 ３６ 半円形開口部 ４０ マイクロプロセッサ ４２，４４ スライドスイッチ ４６ スロット ４８ 挿入部 ５０，５８ 開口部 ５２，５４ コネクタ部分 ５６ コネクタ組立体 ６０ 端子部材 ６２ 端子突出部 ６４ 支持アーム ６６ ポスト−コネクタ ６８ 連結部 ７０ ネック部 ７２ クランプ部材 ７３ 中央開口部 ７４，１０２ ねじ ７６ 環状表面 ７８ セレーション ８０ コネクタカバー ８２ コネクタカバー開口部 ８４ 側壁開口部 ８６ 中央部 ８８，９０，１１６ リレー ９２ 変圧器 ９４ 正方形ボックス ９５ 仕切り ９６ プラスターリング ９８ トリムプレート １１０ 端子ストリップ １１２，１１４ ファンモータ １１８，１２０，１２８，１３６，１４０，１４２，１
５４，１７２，１９０，１９２，１９４，１９６，２０
２ ライン １２２ ヒューズブロック １２４ 電気接触器 １２６ 電気ヒータ １３０ ダンパー １３２ 弁 １３４ リレーカード １５０，１５２，１５６，１５８，１６６，１７６，１
７８，１８０，１８４，１８６ ジャンパー １６０，１６２，１６４ スイッチ接点 １７０ 電圧降下検出器 １７４ 演算増幅器 １８２ 接点の組 １８８ アナログ−ディジタル変換器 １９８ 温度検出サーミスタ ２００ ブロック
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アラン モリス アメリカ合衆国 ノースキャロライナ 28105 マシューズ ローリー・レーン 9616 (72)発明者 リチャード エイ ペリー アメリカ合衆国 ノースキャロライナ 28277 シャーロッテ ランスフォード・ ロード 8100 (72)発明者 ジューン アール カーパー アメリカ合衆国 ノースキャロライナ 28210 シャーロッテ イーストバーン・ ロード 3300

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ファンと、少なくとも一の暖房及び冷房
    流体制御バルブと少なくとも一の電気暖房装置と少なく
    とも一のエアーダンパーとからなる少なくとも一の終端
    装置とを含む型の暖房及び冷房装置を制御するサーモス
    タットであって：取付け面に取付けられるよう適合され
    たベース部と；該ベース部に装着されるよう適合された
    カバー部と；該カバー部と関連し操作のため触れること
    ができる上記サーモスタットの動作を制御するスイッチ
    手段と；該カバーと関連し公称温度設定点を設定する温
    度設定手段と；上記ベース部及びカバー部の一方に連結
    され、動作状態信号と温度標示信号を受け、上記暖房及
    び冷房装置を制御する出力信号を選択的に発生する処理
    手段と；上記サーモスタットが制御する空間の大気の温
    度を検出する第１の手段と；選択された終端装置と関連
    する高電圧回路を接続する複数の第１の接続手段と；選
    択された終端装置と関連する低電圧回路を接続する複数
    の第２の接続手段とからなる、サーモスタット。
  2. 【請求項２】 上記ファンの動作速度を制御するファン
    スイッチと；上記サーモスタットの動作モードを選択す
    るモードスイッチとを更に有する請求項１記載のサーモ
    スタット。
  3. 【請求項３】 前記温度設定手段は、オペレータが上記
    カバー部の外側から手で触れることができる操作手段を
    有する調節可能な設定点ポテンショメータよりなる請求
    項１記載のサーモスタット。
  4. 【請求項４】 前記第１及び第２の接続手段は前記ベー
    ス部に取付けられ、該第１の接続手段の各々は第１の端
    部にあり、該第２の接続手段の各々は該第１の端部に対
    向する第２の端部にある請求項１記載のサーモスタッ
    ト。
  5. 【請求項５】 前記ベース部は内部の略半分をそのもう
    一方の側から隔離する仕切りを有する従来の４×４イン
    チ形の電気ボックスに取付けられるよう適合され、各々
    の側は高電圧回路及び低電圧回路の一方を受容するよう
    適合され、該仕切りは該高電圧回路を該低電圧回路から
    隔離する、請求項１記載のサーモスタット。
  6. 【請求項６】 前記高電圧回路は略交流１１０ボルトか
    ら略交流２７７ボルトまでの範囲内の電圧レベルを有す
    る請求項１記載のサーモスタット。
  7. 【請求項７】 前記低電圧回路は略交流３０ボルト以下
    の電圧レベルを有する請求項１記載のサーモスタット。
  8. 【請求項８】 前記第１の温度検出手段は前記カバー部
    内にあり、該カバー部は該カバー部の内側に大気を入れ
    るよう適合された複数の開口を有する請求項１記載のサ
    ーモスタット。
  9. 【請求項９】 離れてある温度検出手段から検出された
    温度を示す信号を更に有する請求項１記載のサーモスタ
    ット。
  10. 【請求項１０】 前記温度検出手段はサーミスターから
    なる請求項１記載のサーモスタット。
  11. 【請求項１１】 前記第１と第２の終端部は、その間に
    前記カバー部にある大形部品を受容するよう適合された
    中央空間を有する請求項４記載のサーモスタット。
  12. 【請求項１２】 前記終端装置の一つを制御する少なく
    とも一つのリレー手段を有し、該リレー手段は選択的に
    切り換えられる略交流２７７ボルトまでの出力信号を発
    生する請求項２記載のサーモスタット。
  13. 【請求項１３】 前記カバー部の内側に取付けられた印
    刷回路基板を更に有し、前記処理手段は該印刷回路基板
    に取付けられている請求項１２記載のサーモスタット。
  14. 【請求項１４】 前記リレー手段は前記印刷回路基板に
    取付けられていることを特徴とする請求項１３記載のサ
    ーモスタット。
  15. 【請求項１５】 前記印刷回路基板の複数の回路端子を
    前記第１及び第２の接続手段に接続する複数の第３の接
    続手段を更に有する、請求項１２記載のサーモスタッ
    ト。
  16. 【請求項１６】 前記第３の接続手段の各々は、前記カ
    バー部が前記ベース部に装着されるときに前記第１及び
    第２の接続手段の一方に電気的に接続されるポストより
    なる請求項１５記載のサーモスタット。
  17. 【請求項１７】 前記ファンスイッチと前記モードスイ
    ッチは前記印刷回路基板に取付けられ、該ファンスイッ
    チ及び該モードスイッチはオペレータが該カバー部を取
    り外すことなくスイッチの位置を変え得るよう前記カバ
    ー部の開口を通って延在する操作手段を有することを特
    徴とする、請求項１２記載のサーモスタット。
  18. 【請求項１８】 第１の側面と第２の側面を有するベー
    スユニットの対向する面にあるリードと、少なくとも第
    １の内部側壁を有する少なくとも一のコネクタ開口部と
    を接続する電気的コネクタであって：互いに隣接し該第
    １の側面から電気部品のリードポストを受容するよう適
    合された第１及び第２の柔軟性のある接触アームを有す
    る柔軟性のあるコネクタ部と；該柔軟性のあるコネクタ
    部に電気的に接続され該コネクタ開口部の一つを通って
    延在し、該第２の側面から電気的導電体に接続点を設け
    る端子突起コネクタ部と；該コネクタ部に係合され該コ
    ネクタを上記ベースユニットに取外し自在に締結し、こ
    れにより該突起コネクタ部は該側壁の方に支持される、
    クランプ手段とからなる、コネクタ。
  19. 【請求項１９】 前記柔軟性のあるコネクタ部は前記端
    子突起コネクタ部と一体的に形成されている請求項１８
    記載のコネクタ。
  20. 【請求項２０】 前記クランプ手段は第１の端と第２の
    端を有する管状クランプ部材を含み、前記一つのコネク
    タ部のセグメントは該第１の端に隣接して設けられ、調
    節可能な締結具が該第２の端に係合されている、請求項
    １８記載のコネクタ。
  21. 【請求項２１】 前記端子突起コネクタ部は導電体が該
    突起から解放されるのを防止する機械的抵抗手段を含む
    請求項１８記載のコネクタ。
  22. 【請求項２２】 前記機械的抵抗手段は、前記側壁との
    間に挿入され得る電気的導電体に接触するよう適合され
    た前記突起コネクタ部の少なくとも一の面に複数のセレ
    ーションを含む、請求項２１記載のコネクタ。
  23. 【請求項２３】 前記調節可能な締結具は、ベースユニ
    ットの隣接する面に接触し、その選択的な回転に応じて
    前記側壁に接近及び離反する方向に前記クランプ部材及
    び前記端子突起部材を動かすよう適合された拡張された
    頂部を有するねじである、請求項２２記載のコネクタ。
  24. 【請求項２４】 ベースクランプ面を有するベースユニ
    ットの対向する面にあるリードを接続する電気コネクタ
    であって：一方の端にある挿入方向に延在する第１及び
    第２の柔軟性のある接触素子を有するコネクタ部と、対
    向する端の端子突起コネクタ部と、該コネクタ部を該端
    子突起コネクタ部に連結するネック部とを有する略Ｓ字
    形のコネクタ部材と；該コネクタ部に係合され、該突起
    コネクタ部を該ベースユニットの該ベースクランプ面に
    取外し自在に固定するクランプ手段とからなる、コネク
    タ。
  25. 【請求項２５】 前記クランプ手段は、前記突起コネク
    タ部を一方の端で係合するよう構成され配置された管状
    クランプ部材を含み、上記ベースユニットを係合し、該
    突起コネクタ部を前記ベースクランプ面に接近及び離反
    する方向に選択的に動かす調節可能な締結具を対向する
    端に有する、請求項２４記載のコネクタ。
  26. 【請求項２６】 前記端子突起コネクタ部は、はんだ付
    け接続を容易にさせる少なくとも一の開孔を有する端子
    突起を含む、請求項２４記載のコネクタ。
  27. 【請求項２７】 前記端子突起コネクタ部は、電気的導
    電体が該突起から解放されるのを防止する機械的抵抗手
    段を含む、請求項２４記載のコネクタ。
  28. 【請求項２８】 第１の表面及び第２の表面と、第１の
    側面及び第２の側面を有するベースユニットとを有し、
    上記第１の側面及び第２の側面の少なくとも一方は、複
    数のソケットと、複数の開口部と、複数のクランプ構造
    とを備えたワイヤチャンネルを有する形である電気製品
    と共に使用されるコネクタ端子配置であって：上記ベー
    スユニットの上記第１の側面に隣接してある電気部品の
    コネクタポストの挿入方向に延在する第１及び第２の柔
    軟性のある接触素子を有し、その一端は該ソケットの一
    つに挿入するため構成される少なくとも一の柔軟性のあ
    るコネクタ部と；該柔軟性のあるコネクタ部に電気的に
    接続され、上記ベースユニットの上記第２の側面のリー
    ドに接続するため前記挿入方向の反対に延在し、その各
    々は該ベースユニットの該第２の表面から突出するため
    該開口部の一つを通るよう構成された端子突起を含む、
    少なくとも一の端子突起コネクタ部と；そこに調節可能
    なクランプ力を加える該クランプ構造を係合するよう構
    成された管状クランプ部材を含む、該コネクタ部に係合
    され該部分を上記ベースユニットに取外し自在に固定す
    る少なくとも一のクランプ手段とからなる、配置。
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