JPS5934012B2 - 時間制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、入力信号を検出する比較器が動作してから放
電を開始するコンデンサを用いた単一の時定数回路によ
り複数のタイマ出力を取り出す時間制御装置に関するも
のであり、特に意図する点を次に記す。

入力信号、例えば室内温度を検出するサーミスタ等の電
圧信号を比較器で検知して、この比較器のＯＮ出力でコ
ンデンサを含む単一の時定数回路を充電し、そして、入
力信号が変化することによる比較器のＯＦＦ発生を時間
の基点として時定数回路を放電させて、第１の時間を含
む複数の動作時間を得る放電タイマ構成とする。

そしてこの第１時間中は、比較器によって駆動される負
荷出力回路へ入力を阻止すると共に、その後に得られる
複数の動作出力によるタイムアツプ出力で、前記放電タ
イマを止める時間制御装置である。

本発明の構成によると単一の時定数回路により比較器が
一度ＯＦＦした後は、再び、ＯＮ信号が比較器に入って
も負荷は一定期間（第１時間）だけ再運転を禁止するの
で、入力信号のチャック等による負荷へ悪影響が防止で
きかつ、その後に発生する各時間出力で各種の制御がで
き、そして、最終の動作（タイムアツプ）出力でタイマ
を止めることができ得るものとなる。

従来では、上記のような時間制御装置は全く見当らなか
った。

本発明の時間制御装置の理解のため圧縮機を用いた冷房
又はヒートポンプ暖房機の室内温度制御装置の時間制御
に応用した例について説明する。

一般的に、圧縮機を用いて室内の冷房を行なう場合、最
底、次の２つのタイマが必要である。

１つは、圧縮機が運転を停止した後、すぐに再運転する
と、冷媒の圧力バランスが取れていないので圧縮モータ
が起動できず、ロックしたり焼損するので、圧力バラン
スが取れる時間（第１時間）は圧縮機の再運転を禁止す
る必要がある。

また、室内温度が下るとサーミスタ等の抵抗が大きくな
って比較器がＯＦＦし、圧縮機の運転を止める。

そして、室内の温度上昇が緩やかな場合、長期間圧縮機
が運転しないので、室内湿度が上昇して不快を感じるの
で、圧縮機が停止してから所定時間（第２時間）後に圧
縮機を運転させることにより室内の湿度上昇を押えるこ
とが出来て快適性が向上する。

以上の如き、圧縮機が停止してから作動する複数のタイ
マが必要である。

本発明の単一時定数回路を用いる放電タイマ構成を前記
圧縮機の温度制御装置に用いた一実施例について説明す
る。

第１図は、熱源システム図である。

１は家屋等の構造物、２は被制御対象である制御室、３
は室外ユニットで、圧縮機４，４方弁５、室外の熱交換
器６、ファンモータ７、キャピラリチューブ８で構成さ
れる。

９は室内ユニ゛シトで室内の熱交換器１０、ファンモー
タ１１、キャピラリチューブ１２で構成され、配管１３
．１４で冷媒が循環する。

冷房時は、室外の熱交換器６が凝縮器、室内の熱交換器
１０が蒸発器として機能するよう４方弁５が作動する。

また、暖房時は、前記の逆方向に冷媒が循環するよう４
方弁５が作動する構成である。

なお１５は吹出し空気、１６は吸い込み空気、１７は室
外の吹出し空気である。

第２図は、電気結線図である。

１８はＡＣ電源、１９は電源スィッチ、２０は温度制御
装置であり、電源端子２Ｌ２２、第１図の室外ユニット
９の吹き出し空気、又は吸い込み空気の温度を検出して
、制御室２の温度検出するサーミスタ２３、温度設定ボ
リューム２４、圧縮機４の駆動接点２５ａを含むリレー
２５、制御状態を表示する表示部２６．２７冷房暖房切
替スイツチ２８．２９を含む暖房選択時にオンする切替
手段３０からの入力を取り込む端子３１とからなる。

３２は室内ユニットのファンモータ１１の速度切替スイ
ッチである。

第３図は、本発明の要部を示すブロック図であり、第４
図はこの動作説明用のタイミングチャートである。

第３図においてサーミスタ２３を含むブリッジ３３、ブ
リッジ３３によりオンオフする比較器３４、少なくとも
１つは比較器３４の出力を受けてブリッジ３３の隙間電
圧を決定させるディファレンシャル回路３５、比較器３
４のオン出力で充電され、オフ出力の発生を基点として
放電を開始する単一の時定数回路３６、時定数回路３６
の放電々圧を検出して分周動作して複数の分周出力を発
するカウンタ式タイマ部３７を含み、このタイマ部３７
の出力と比較器３４を含む出力とにより圧縮機４を設定
した順序で作動させる制御ロジック３８、リレー２５を
作動させる負荷出力回路３９、電源リセット回路４０、
その他の入出力として冷房暖房切替スイッチ２９とか表
示部２７がある。

また４１は温度制御の主要回路である。

第４図により冷房運転時の動作シーケンスの説明を行な
う。

この場合、冷房暖房の切替スイッチ２９はＯＦＦである
。

第４図では、制御室２の温度、すなわち室温が２５℃〜
２７℃となるよう温度設定ボリューム２４を設定した例
であり、設定ＯＦＦ温度Ｙ’Ｃ−２５°Ｃに室温が下る
と比較器３４が０ＦＦＬ、て負荷出力回路３９によりリ
レー２５がＯＦＦし、その接点２５ａで圧縮機４を止め
る。

また設定ＯＮ温度Ｘ’Ｃ＝２７℃に室温が上ると比較器
３４がＯＮｔ、てリレー２５がＯＮｔ、、圧縮機４が作
動する。

この状態が第４図のモードＡである。第４図で、時間ｔ
１で室温が設定ＯＦＦ温度Ｙ’Ｃに下るとサーミスタ２
３の抵抗が犬となるから比較器３４のプラス入力端子の
電圧が下り比較器３４の出力は「０」電圧、すなわちＯ
ＦＦし圧縮機４は止まる。

またこれによりディファレンシャル回路３５がＯＦＦ動
作してブリッジ３３の隙間抵抗４４を切り離し、基準抵
抗４２と４３の直列回路に戻す。

この結果比較器３４のマイナス端子すなわち基準電圧は
、圧縮機４のＯＮ時点のブリッジ３３の基準電圧Ｖｓよ
りΔＶだけ高く設定されたことになる。

温度で言えば、時間ｔ１において、ブリッジ３３の設定
点がＹ’ＣからＸ℃に急峻に切替ったことになる。

時間ｔ１以前は、室温が設定ＯＦＦ温度Ｙ℃よりも高い
状態であるから比較器３４の出力は「１」電圧、すなわ
ちＯＮＬ、ている。

このＯＮ出力で単一の時定数回路３６は、はぼ電源電圧
まで充電されて待機している。

そして、時間ｔ１になると室温が設定ＯＦＦ温度Ｙ℃に
降下するから比較器３４がＯＦＦし、前記時定数回路３
６のコンデンサ４６が抵抗４７を介して放電し、この電
圧が設定された基準低電圧ｖＬまで下ると制御ロジック
３８が検出して、時間ｔ２で出力を出す。

この期間Ｔ２は圧縮機４の再始動を禁止する期間であり
、比較器３４からＯＮ信号が有っても、あるいは、電源
スィッチ１９をＯＦＦして、再び再投入しても、再始動
は禁止するよう制御ロジック３８は構成されている。

またこのＴ２期間にのみ表示部２７が点灯する。

次に、第４図のモードＢについて説明する。

このモードは制御室２の負荷が軽い場合である。

時間ｔ７で室温が設定ＯＦＦ温度Ｙ℃まで下ると比較器
３４がＯＦＦし、ブリッジ３３の隙間抵抗４４を切り離
す。

これにより、比較器３４のＯＮ点は、設定ＯＮ温度Ｘ℃
となると共に、時定数回路３６のコンデンサ４６が放電
を開始する。

そして、この電圧が制御ロジック３８で定まる基準低電
圧ｖＬまで下った時間ｔ８で、制御ロジック３８のタイ
マ部３７が出力を出して、圧縮機４への再始動禁止状態
を解く。

この期間Ｔ２はモードＡと同じである。

そして、時間ｔ８から後は時定数回路３６が基準高電圧
ｖＨと基準低電圧ｖＬの間で充放電して、クロック信号
を発するよう制御ロジック３８が構成されており、この
クロックをカウンタを含むタイマ部１６で分周して時間
ｔａで最終分周（タイムアツプ）出力が発生する。

この最終分周出力でディファレンシャル回路３５を動作
サセ、ブリッジ３３の隙間抵抗４４をＯＮさせる。

この結果、抵抗４３と４４が並列に接続されたことにな
り、ブリッジ３３の設定点は、時間ｔ、において設定Ｏ
Ｎ温度Ｘ℃から新設定ＯＮ温度Ｘ℃（設定ＯＦＦ温度Ｙ
’Ｃより隙間温度β℃だけ高い温度）に下る。

時間ｔ７からｔ、までの所定時間Ｔ□を以後、強制復帰
時間と呼ぶ。

なお、前記隙間温度β℃は制御ロジック３８の最終分周
出力によってディファレンシャル回路３５が動作すると
き、隙間抵抗４４と直列にダミー抵抗Ｒｘが入るようデ
ィファレンシャル回路３５が構成され、かつ比較器３４
により動作するときは前記ダミー抵抗Ｒｘはゼロとなる
よう構成されている。

第４図の時間ｔ１ｏで室温が新設定ＯＮ温度Ｘ℃に達す
ると比較器３４がＯＮし、この出力によりディファレン
シャル回路３５が動作して抵抗４３と並列に隙間抵抗４
４（この場合、ダミー抵抗Ｒｘ＝Ｏ）が接続され、ブリ
ッジ３３の設定点は設定ＯＦＦ温度Ｙ０ｃとなる。

同時に比較器３４のＯＮにより圧縮機４が動作する。

そして室温が下り設定ＯＦＦ温度Ｙ℃になると比較器３
４がＯＦＦし、圧縮機４は止まると同時に、ブリッジ３
３の設定点も設定ＯＮ温度Ｘ℃に上る。

また、比較器３４のＯＦＦにより時定数回路３６が放電
を始め時間ｔ２までは圧縮機４の再始動を禁止し、かつ
時間１１３になるとブリッジ３３の設定点をＸ℃に下げ
るすなわち、強制復帰させる動作を繰返すものである。

第４図から判るように、モードＢの場合は制御室２の負
荷が軽い場合であり室温のスイング幅は、ａ℃＝（ｘ−
ｙ）’ｃからβ℃と狭くなっていると共に、制御室２の
湿度スイングも比較的、狭く出来得るものである。

なお第３図におけるトランジスタ４８は負荷出力回路３
９の出力でＯＮし、リレー２５をドライブするものであ
り、ダイオード５０はリレー２５のスパイク電圧キラー
である。

また４９゜５１は抵抗で、２６は圧縮機４の運転時に点
灯する発光ダイオードである。

２７は発光ダイオードで、第４図の圧縮機４の再始動禁
止を行なう時間Ｔ２で点灯する表示部である。

またサーミスタ２３と並列にノイズ防止用のコンデンサ
４５も接続されている。

次に第５図の詳細な回路により動作の詳細を述べる。

第５図において、第３図と同一部品には同一番号を付し
ている。

５３は電源部であり、サージアブリーバ５４．トランス
５５．ダイオード５６．平滑コンデンサ５７．抵抗５８
．定電圧ダイオード５９．コンデンサ６０よりなる。

温度制御の主要部４１は半導体集積回路化し、端子１ピ
ンから９ピンを有している。

１ピンはブリッジ３３のサーミスタ２３の入力端子、２
ピンは基準電圧端子であり、隙間抵抗４４により基準電
圧ＶｓがΔＶだけ変化する。

３ピンはディファレンシャル端子、４ピンは冷房暖房の
選択端子、５ピンはグランド端子、６はピンは単一の時
定数回路３６の充放電端子、７ピンは圧縮機４の再始動
を禁止するＴ２期間だけ表示部２７を点灯する端子、８
は圧縮機４を駆動するリレー２５をドライブする端子、
９は制御電源端子である。

次に、制御ロジック３８は下記により構成される。

排他的論理和よりなる冷却、加熱の反転器６１と時定数
回路３６の電圧チェック回路６２と、さらにタイマ部３
７として、時定数回路３６の電圧比較器６３とこの出力
により基準低電圧ｖＬと基準高電圧ｖＨを作る電圧変換
器６４よりなる２レベルの電圧比較器６５、電圧比較器
６３が発生するクロックを制御するクロックゲート６６
、カウンタ６７、時定数回路３６への充放電を制（財）
する充電制御回路６８、充電アンプ６９．圧縮機４の再
始動を禁止するＴ２期間を作る運転表示回路７０、これ
のアンプ７１．カウンタ６７のリセット回路７２等を含
む部分で制御ロジック３８を構成する。

次に動作の説明を行なう。

まず第４図のモードＢについて行なう。

第４図の時間ｔ７の直前では室温が設定ＯＦＦ温度Ｙ℃
より高いため圧縮機４はＯＮＬ、ている。

この場合は、比較器３４の出カフ３は「１」すなわちＯ
ＮＬ、ているのでディファレンシャル回路３５により３
ピンはゼロ電圧となって隙間抵抗４４が抵抗４３と並列
に入る。

従って２ピンは基準電圧Ｖｓとなっている。

また、反転器６１の出カフ４も「１」、電圧チェック回
路６２の出カフ５と７６とも「１」であり負荷出力回路
３９よりトランジスタ４８がＯＮＬ、てリレー２５によ
り圧縮機４は運転している。

そして、電圧チェック回路６２の出カフ６により充電ア
ンプ６９、ダイオード７７を介して６ピンより時定数回
路３６は、はぼ電源電圧ＶＯＯまで充電されているし、
カウンタ６７もリセット回路７２でリセットされている
。

この状態が第６図のｔ７以前である。

時間ｔ７で室温が設定ＯＦＦ温度Ｙ’Ｃに達すると、第
６図に示すごとく比較器３４の出カフ３は０電圧となり
０ＦＦＬ、圧縮機４は止まる。

同時に、電チェック回路６２の出カフ６が「０」により
充電アンプ６９がＯＦＦして時定数回路３６の電圧Ｖｏ
が電源ｖｃｃより降下を始める。

電圧比較器６３の出カフ８は「１」であり、クロックゲ
ート６６の出カフ９は「０」に保たれている。

また電圧変換器６４は基準低電圧ｖＬにセットされてい
る。

カウンタ６７の第１分周出力８０は「１」、最終分周（
タイムアツプ）出力は「Ｏ」にある。

この時点では、運転表示部７０により表示部２７を点灯
させるが、このロジックは、反転器７４の出力が「０」
であるガインバータ８２の出力８３の「１」と、電圧比
較器６３の出カフ８の「１」と、カウンタの第１分周（
リセット出力と同じ）出力８０の「１」とのＮＡＮＤで
ある運転表示部７０の出力８４が「０」となりアンプ７
１で表示部２７の電流を引き込んで点灯させる。

また、電圧チェック回路６２は、その出カフ６が「Ｏ」
に落ち込むことでカウンタ６７の第１分周出力８０が発
生するまでは仮に反転器７４の出力が「１」に復帰して
も出カフ５が「１」とならないようロックしている。

充電制御回路６８はＮＯＲゲートで構成されその入力で
ある電圧比較器６３の出カフ８が「１」第１分周出力８
０が「１」最終分周（タイムアツプ）出力が「０」であ
るから出力８５は「０」であり、時定数回路３６への充
電は行なわれず、放電を継続する。

そして、時間ｔ８に達すると時定数回路３６の電圧Ｖｏ
が基準低電圧■Ｌに達すると電圧比較器６３の出カフ８
が「１」から「０」に転じ、電圧変換器６４により基準
高電圧ｖＨに戻す。

同時に、クロックゲート６６の入力である反転器７４が
ｒＯＪであるから出カフ８が「０」に落ち込むと同時に
、出カフ９は「０」から「１」となりこのエツジでカウ
ンタ６７が分周されて第１分周出力８０が「１」より「
０」となる。

この結果、運転表示部７０の動作が止まり表示部２７が
消灯し、電圧チェック回路６２のロック状態が解除され
て、切替器７４の出力を取り込むよう常時待機する。

また、充電制御器６８は、最終分周出力８１がまだ「０
」であるから、第１分周出力８０が「０」に落ち込んだ
時間ｔ８以後は、電圧比較器６３の出カフ８によっての
み制御され、この出カフ８が「０」となる時のみ「１」
出力を出して充電アンプ６９をＯＮして時定数回路３６
に充電する。

そして、時定数回路３６の電圧Ｖ。が基準高電圧ｖＨま
で充電されると電圧比較益田の出カフ８が「０」から「
１」に転するから充電は停止される。

結果として、電圧ｖＨとｖＬの間を充放電する自励発振
器として作用する。

この発振パルスはクロックゲート６６を通過し、カウン
タ６７を分周させる。

そして、時間ｔ、において最紙分周（タイムアツプ）出
力８１が「Ｏ」より「１」に転すると、充電制御器６８
が止まり時定数回路３６への充電は停止されるから、こ
の電圧ＶＣは０電圧に向って放電して行く。

また最終分周（タイムアツプ）出力８１が「１」となる
ことでディファレンシャル回路３５への入力が加わった
ことになり、ディファレンシャル回路３５の内蔵するダ
ミー抵抗Ｒｘと直列に隙間抵抗４４が接続された形で、
抵抗４３と並列に接続されるから２ピンの基準電圧は下
る。

この設定替えの動作によって得られるブリッジ３３の設
定点は、第４図に示すように、設定ＯＮ温度ｘ℃より新
設定ＯＮ温度Ｘ℃に切り替わる。

ダミー抵抗Ｒｘをゼロとすると隙間温度β℃−〇℃とな
り、前記Ｒｘを大きくできる。

すなわち隙間温度（ディファレンシャルとも呼ぶ）β℃
を小さく、又はゼロとすることである。

その後、時間ｔ１ｏになると室温が新設ＯＮ温度Ｘ℃に
達し、比較器３４の出カフ３が「１」すなわちＯＮとな
って、反転器６１の出力「１」により再び、前述の動作
を繰返すものである。

この時、比較器３４の出カフ３によりディファレンシャ
ル回路３５は内蔵ダミー抵抗Ｒｘ ＝ Ｏであるからブ
リッジ３３の設定点は設定ＯＦＦ温度Ｙ’Ｃとなってい
るのも前述の通りである。

第４図のモードＡの場合は、モードＢで説明したように
、比較器３４が０ＦＦＬ、た後、カウンタ６７の第１分
周出力８０が発生すると電圧チェック回路６２は、常時
、反転器６１の出力、すなわち、比較器３４の出力を取
り込むよう待機しているので、比較器３４が反転して「
１」が出た時点で負荷出力回路３９により圧縮機４は駆
動できる。

以上は、本発明の時間制御装置の理解のために圧縮機を
用いた冷房等への制御に応用した一実施例について説明
したものである。

本発明は、入力信号が頻繁にＯＮ、ＯＦＦする可能性の
有る機器の全てに作用できるのは勿論である。

本発明の時間制御装置につぎのような効果を奏すもので
ある。

１）入力信号が変化して比較器が動作し、この出力で負
荷ＯＦＦした後、放電を開始する単一の時定数回路を用
いて複数の動作時間を得る時間制御装置であり、この第
１時間中は負荷の再動作を確実に禁止でき、かつ同一の
時定数回路の出力を分周してカウントするので複数の動
作時間が安価に、確実に得られる効果がある。

２）比較器のＯＦＦを時間の基点として、この後発生す
るカウンタの第１分周出力、すなわち第１時間は、単一
の時定数回路のコンデンサが放電を始めてから２レベル
比較器の基準低電圧ｖＬに達するまでの時間を用いるこ
とによりカウンタで得る複数の動作時間とは別に、独立
して時定数回路の選択、又は基準低電圧ｖＬの選定で決
定し得るのでタイマの自由度が大きい効果がある。

３）第１分周出力すなわち第１時間以後最終分周（タイ
ムアツプ）出力が発生するまでは、時定数回路の電圧が
基準低電圧ｖＬと基準高電圧ｖＨとの間でＯＮ、ＯＦＦ
する２レベル比較器の出力で時定数回路が充放電して自
励発振する構成のため、カウンタの分周周期は２レベル
比較器が作動する隙間電圧（ＶＨＶＬ）で任意に設定で
きる。

その結果、第１時間と最終分周（タイムアツプ）出力時
間が近接する場合には、カウンタの段数を少なくして高
い精度の時間が得られる効果がある。

例えば、第１時間Ｔａ−３分タイムアツプ時間Ｔｂ＝５
分の場合、従来の単なる分周タイマでは１分周期のクロ
ックとなる時定数回路を用いたとしてカウンタは３段必
要である。

そして３段のうち、Ｔａ＝３分出力は１段目と３段目出
力のＡＮＤにより得るものである。

これに対し、本発明では、カウンタは２段で従来と同一
の精度が得られる。

すなわち、Ｔａ−３分は初期の電源電圧から基準低電圧
ｖＬまでの放電時間を用い、そしてＴｂ＝５分は従来同
様１分周期のクロックとなるよう基準高電圧ｖＨを設定
することで、カウンタ２段目の出力が５分となる。

以上説明し、たように、本発明の時間制御装置は構成を
簡単にして複数の異なる時間が容易に得られる優れた効
果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の時間制御装置を応用した熱源のシステ
ム図、第２図は熱源の電気結線図、第３図は本発明の一
実施例における時間制御装置のブロック図、第４図は同
タイミングチャート図、第５図は同回路説明図、第６図
は同時間制御装置の動作波形図である。 ３４・・・・・・比較器、３６・・・・・・時定数回路
、３９・・・・・・負荷出力回路、６２・・・・・・電
圧チェック回路、６３・・・・・・電圧比較器、６４・
・・・・・電圧変換器、６５・・・・・・２レベルの電
圧比較器、６７・・・・・・カウンタ、６８・・・・・
・カウンタ、６８・・・・・・充電制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 人力信号の有無を検出してＯＮ、ＯＦＦする比較器
   と、前記比較器のＯＮ出力でほぼ電源電圧まで充電され
   、かつＯＦＦ出力の発生を基点として放電を開始するコ
   ンデンサを含む単一の時定数回路と、前記比較器のＯＦ
   Ｆ後に放電する前記時′定数回路の電圧が基準低電圧■
   に下るとＯＦＦし、基準高電圧ｖＨに復帰するとＯＮ
   する２レベルの電圧比較回路と、前記比較器のＯＦＦ後
   に発生する前記２レベルの電圧比較回路のＯＦＦ出力を
   受けて分周され、第１の分周出力を含む複数の分周出力
   を発するカウンタと、前記カウンタの第１分周出力から
   最終の分周出力が発生するまでの期間のみ前記時定数回
   路への充電は、前記２レベルの電圧比較回路のＯＦＦ出
   力で行なう充電制御回路と、前記比較器が０ＦＦＬ、て
   からカウンタの第１分周出力が発生するまでの期間は、
   前記比較器の出力によって動作する負荷出力回路を不動
   作とする電圧チェック回路と、前記カウンタの分周出力
   を取り出す出力回路とを備えたことを特徴とする時間制
   御装置。 ２ 比較器のＯＦＦを基点とし、この後発生するカウン
   タの第１分周出力は、単一の時定数回路のコンデンサが
   放電を始めてから２レベル比較回路の基準低電圧ｖＬに
   達するまでの放電時間を使用することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の時間制御装置。 ３ 第１分周出力が発生してから最終分周出力が発生す
   るまでの期間の分周周期は、２レベル比較回路の基準高
   電圧ｖＨと基準低電圧ｖＬで定まる隙間電圧で設定する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の時間制御
   装置。