JPS61252444A

JPS61252444A - 家庭用空調機器の制御装置

Info

Publication number: JPS61252444A
Application number: JP61078563A
Authority: JP
Inventors: Naoyoshi Maehara; 前原　直芳; Kazunari Nishii; 一成西井; Takashi Uno; 宇野　尚
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1986-04-04
Filing date: 1986-04-04
Publication date: 1986-11-10

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明はエアコン、温風暖房機等の強制空気対流式空調
機あるいは床暖房器、パネルヒータ等の輻射自然対流型
空調器等の家庭用空調機器の制御装置に関するものであ
って、その目的とするところは、家庭用空調機器の使用
を快的にすると共に省エネルギー効果の高い制御装置を
提供することにある。

従来の技術第１図は従来の石油温風暖房機の制御回路である。図に
おいて、運転スイッチ１を投入するとパイロットランプ
２が点灯し、図示してない石油気化室に設けた予熱ヒー
タ４に通電される。石油気化室の温度が上昇してサーモ
スイッチ３の接点が図示と反対側に切換えられ、リレー
６が駆動されてリレー接点６＆が閉じ、制御回路６に通
電される。

制御回路６は第２図に示すような回路によって構成され
ている。同図において、１９はサーミスタ等の室温検知
器で、抵抗２０，２１，２２゜２３．２４および可変抵
抗２６と共にブリッジ回路を構成し、その出力は電圧比
較器３１の入力信号となる。サーミスタ１９で検出され
た室温が可変抵抗器２５で設定された温度より低いとき
は電圧比較器３１の出力端子３２における出力は「低」
となり、第１図の接点７を閉じる。同時に制御回路６に
設けた図示してない燃焼シーケンス制御回路により第１
図の接点８．９が開閉し、第３図ａ〜θに示すような燃
焼シーケンス制御が行なわれる。第３図において、ａは
第１図の接点７の開閉を示す。ｂ、ｃ、ｄは第１図の燃
焼ファンモータ１０、燃料供給用電磁ポンプ１２および
点火器１１の動作をそれぞれ示している。ｅは熱交換器
に取付けられたサーモスイッチ１３によって駆動される
対流ファンモータ１４の動作を示している。

対流ファンモータ１４が動作して室温が上昇し、所定の
室温に達すると電圧比較器３１の出力端子３２における
出力が「低」から「高」に交転し、第１図の接点７，８
．９が開き、燃焼は停止する。

第２図において、抵抗２９．ダイオード３ｏにより電圧
比較器３１には一定のヒステリシスが付与されており、
このヒステリシスに基いて前述の燃焼シー、ケンスが繰
返される。したがって、温風機は設定された室温全保持
するようオン・オフ制御を自動的に繰返して行なう。す
なわち、第４図已に示すように、時刻ｔｏＫ温風機が温
風の吐出しを開始すると、室ｉＭＴは初期の室ｉＭＴｏ
から次第に上昇して時刻ｔ１に所定の室温Ｔ１に達し、
以後は定められたヒステリシス△Ｔの温度差によって温
風機のオンオフが制御されるため、一定の小さい温度ス
イングで、室温がはソ一定に保持される。

発明が解決しようとする問題点しかしながら、このような従来の温風機には次のような
不都合があった。

すなわち、暖房時において、暖房される部屋の壁、床、
天井などの壁面温度ＴＶは室内の空気に比べて温度上昇
が遅く、第４図すに示すように、時刻ｔｏの初期の壁面
温度ＴＷｏから一定の壁面温度ＴＷＯに達するまでには
前記時刻ｔ１より長い時間の時刻ｔ２を要する。すなわ
ち、室内空気は時刻ｔ１で所定の温度に達するが、壁面
温度はこれより遅い時刻ｔ２で所定の温度に達すること
になる。したがって、時刻ｔ１に近いところそは室温と
壁温との温度差が大きいため、室温が所定の温度に達し
ているのにか＼わらず寒さを感する。これは対流空流が
壁面に触れて冷却され、冷気が部屋の下部をまわり込む
いわゆるウオール効果と、人体から温度の低い壁面に輻
射する熱輻射があるためである。このために設定温度を
高めに設定する傾向があり、暖房を開始してから十分な
時間が経過した時刻ｔ２では室温設定が高すぎるにもか
−わらずそのま一運転が続けられ、たとえ、設定温度が
２°Ｃ〜３°Ｃ高すぎたとしても長時間の間に浪費され
るエネルギーの量は大きい。したがって、暖房開始時の
初期段階において寒さを感じる等の欠点がなく、かつ、
省エネルギー性の高い空調機器の制御装置が望まれてい
た。

問題点を解決するだめの手段本発明は上記のような従来の空調機における問題点を解
決することを意図したものであって、室内を暖房または
冷房する空調機器の熱源部と、室内温度を検知する室温
検知器と、所定の温度を設定する温度設定器と、前記室
温検知器の信号に基づき前記熱源部を調節して室内温度
を設定室温に制御する制御部とを有すると共に、この制
御部を、少なくとも、前記室温検知器と温度設定器との
信号を比較する比較手段と、この比較手段の信号に基づ
き所定の温度に到達後の経過時間を計時する計時手段と
、この計時手段の信号で所定の経過時間後に作動する設
定室温変更手段と、前記設定室温の変更を１サイクルに
限定しかつその実行指令を与える指令手段とにより構成
し、この指令手段と設定室温変更手段の作動で設定室温
を１サイクルだけ比例的または段階的に制御するように
したものである。

作用本発明は上記手段により構成されているので、室温が所
定の温度に到達後の時間の経過に従って、１サイクルだ
け設定室温を比例的または段階的に変化させることがで
きる。この結果、設定室温を高目（又は低目）に設定し
て運転開始時の快適性を保証し、その後の所定時間経過
後には設定室温を低目（又は高目ンに制御してエネルギ
ーの浪費を防止するという制御過程を１サイクルだけ実
行せしめるという作用を果すものである。

実施例以下、本発明の実施例を第６図ないし第８図の図面に基
づいて説明する。

第６図は本発明の制御装置を石油温風暖房機に適用した
実施例で、第１図と同一部分は同−信号で表示しである
。３３は制御部で、第６図に示すような構成を有する。

この制御部３３は電源部３４とマイクロコンピュータ３
６を中心として構成された電子制御部３６とよりなる。

マイクロコンピュータ３６には、温風機の動作状態の信
号を入力するフォトトランジスタ等より構成されたサー
モスイッチ入力回路４２＆　、４３１Ｌが接続されてい
る。この回路は第６図に示すように、抵抗６１、ダイオ
ード６２．フォトダイオード４２ｂおよび抵抗６３．ダ
イオード６４．フォトダイオードａ３ｂによシ、それぞ
れサーモスイッチ３および１３の開閉信号を光信号とし
て受け、マイクロコンピュータ３６に伝送する。すなわ
ち、第７図に示すようにフォトトランジスタ７９．８０
のオンオフによってマイクロコンピュータ３６の入力端
子ム０．ム１にサーモスイッチ３．１３の入力信号が入
力される。

４４は室温検知信号および室温設定信号をマイクロコン
ピュータ３６に入力するための温度信号入力回路である
。この回路４４は第７図に示すように、室温検知器であ
るサーミスタ６７により検知された室温信号と、温度設
定器である可変抵抗６８により設定された設定温度信号
との合成値を演算増幅器６５　、６６　、コンデンサ７
２．抵抗６９．６７’　、６８’　、７０．７３〜７７
、トランジスタ７８等によシデジタル量に交換するもの
であり、検知信号と設定信号との差信号をデジタル量に
変換する。すなわち、この演算増幅器６６゜６６を中心
とする温度信号入力回路４４は、室温検知器（サーミス
タ）６７と温度設定器（可変抵抗器）６８との信号を比
較する比較手段を構成している。この比較手段は、様々
な構成をとることが可能であるが、この実施例では、デ
ジタル量への変換が簡単であるので以下のような具体的
回路によシ構成されている。すなわち、演算増幅器６６
はサーミスタ６７、可変抵抗６８．抵抗６７′。

６８’、６９　とコンデンサ７２と共に積分回路を形成
し、演算増幅器６６は抵抗７３〜７６と共に電圧比較器
を形成しており、サーミスタ６７、可変抵抗６８．抵抗
６９　、６７’　、　６Ｂ’の合成抵抗値が変化すると
演算増幅器６６の出力のスイッチング周波数が変化する
。よって演算増幅器６６の出力に抵抗７７を介して接続
されたトランジスタ７８のスイッチング周波数が変化し
てマイクロコンピュータ３６のセンス人力Ｓ１への入力
パルス周波数が変化する。マイクロコンピュータ３６は
センス入力Ｓ１が非同期カウンタへの入力となっている
ものを使用すればかなり高い周波数のパルス数をカウン
トすることができ、精密な抵抗周波数変換を行なうこと
ができる。

４６は炎検知信号の入力回路で、フレームロッド８６と
バーナ８７との間の炎の整流作用によりコンデンサ９０
に抵抗８８．８９によって定まる電圧が発生し、電界効
果トランジスタ（ＦＥＴ）９１に電圧を与える。Ｆｌ！
：Ｔｅ３はそのソースに抵抗９２．９３により一定の電
位が与えられているので、炎信号によるゲート電位が与
えられたとき、ドレインに電流が流れる。よって抵抗９
４には炎信号が入力されると電圧降下が発生してマイク
ロコンピュータ３６の入力端子Ｂ３に入力信号を与える
。

４６は安全装置の作動信号の入力回路である。

８３．８４．８５はそれぞれ震動消火スイッチ、安全サ
ーモスイッチ、風圧スイッチであり、各接点の開閉状態
はマイクロコンピュータ３６の入力端子ＢＯ＋　Ｂｌ　
＋　Ｂ２にそれぞれ入力信号として入力される。

４７は操作信号の入力回路である。８１は運転スイッチ
、８２は点火タイマの接点である。点火タイマはぜんま
い式又はモータ式タイマであシ、タイマはセットすると
接点８２が開く。したがって、マイクロコンピュータ３
６の入カム２．ム３が双方共に「高」のとき、流風機は
燃焼を開始する。

この入力回路４７は、後述するように設定室温変更手段
による設定室温の変更を１回の運転当り１サイクルに限
定し、かつ、これを実行するための指令を与える指令手
段を構成している。すなわち、ム２．ム５に１サイクル
の実行指令信号として共に「高」という指令を与えるよ
う構成されている。

４８はマイクロコンピュータ３６に基準時間パルスを入
力するだめの回路で、トランジスタ６４等によって構成
されている。トランジスタ６４は電源周波数に同期して
オンオフするのでマイクロコンピュータの入力端子Ｓｏ
には電源同期パルスが入力される。したがって、このパ
ルス数をカウントすることにより、かなり高精度の時間
測定をすることができる。

以上述べたように、第６図におけるブロック４２〜４８
がマイクロコンピュータ３６への入力信号の発生回路で
ある。３７．３８．３９はリレーｓ７ｂ　、　３ｓｂ　
、　３ｓｂの駆動回路であシ、ダイオード５２．５３．
５４、トランジスタ４９゜５０．５１等によりそれぞれ
構成され、マイクロコンピュータ３６の出力端子ｃ、、
ｃ２．ｃ５により第５図の接点３７＆　、３Ｂ亀、３９
１Ｌを開閉する。

４０は温風機の表示回路で、発光ダイオード６６゜５６
．６７、トランジスタ６８，５９．６０により構成され
、各発光ダイオードはそれぞれ運転状態の表示、点火タ
イマの動作表示および異常表示を行なうものであり、マ
イクロコンピュータ３６の出力端子Ｃ４＊　Ｃ５、Ｃ６
によシ駆動される。４１は警報発生回路で、圧電ブザー
６３とこれを駆動するトランジスタ６１．６２等によっ
て構成されたマルチバイブレータ回路よりなシ、マイク
ロコンピュータ３６の出力端子Ｃ７により駆動される。

電源部３４は電源トランス９６．ダイオードブリッジ９
６．コンデンサ９７．９Ｂ、）ランジスタ９９．１０１
、ゼナーダイオード１００．１０２とよりなシ、＋　Ｖ
ｃｃ＋　、　＋　Ｖｃｃｚ　、　−Ｖｃｃ＋および炎検
知用低圧交流電源（巻線’ＩＩｓ　）を供給する。

次に、マイクロコンピュータ３６についてその構成をさ
らに詳しく説明する。

１チツプマイクロコンピユータ３６のアーキテクチャは
、周知のように内部にリードオンリーメモリー（ＲＯＭ
　Ｌ　ランダムアク七スメモリ（ＲＡＭ）、プログラム
カウンタ（ｐｃ）、論理演算部（ムＬＵ）、各種バッフ
ァ、などを有しており、ＰＧのカウントアツプに伴なっ
て読み出されるＲＯＭ内に格納されたプログラム命令に
従って作動し、前述した種々の入力信号に応じて所定の
論理演算処理を実行するものである。

したがって、第７図の実施例においては、本発明の構成
要素である計時手段（カウンター）と、設定室温変更手
段とは、このマイクロコンピュータ３６によって構成さ
れている。すなわち、カウンターはマイクロコンピュー
タ３６ノＲＡ　ＭＫ設けられたカウンターによりその作
用を実行されるよう構成されている。

一方、設定温度の変更は、ＲＯＭ内の命令の実行によシ
、ムＬＵに於ける論理演算処理結果により行なわれるの
で、設定温度変更手段は、マイクロコンピュータ３６内
のムＬＵ　、ＲＯＭなどで構成されている。まず、室温
調節機構について説明すると以下のようになる。すなわ
ちセンス入力Ｓ１　　から入力された温度設定器６８と
掌編検知器６７の差信号は、デジタル量のデータとして
ムＬＵに送られ、ＲＯＭからムＬＩＴに送られるあらか
じめ定められた基準差信号データと論理演算される。

そしてその論理演算結果に基づいてリレー出力回路３７
．３８．３９を制御し、バーナモータ１０゜ポンプ１２
１点火器１１を制御してこれらとバーナ８７などよりな
る熱源部の発熱量を調節する構成となっている。したが
って設定温度の変更は、前述したＲＡＭ内のカウンター
のデータ丙容に応じて、前記基準差信号データを所定の
割合で変更することにより実行されるものである。

また、入力回路４７（指令手段）からの入力指令Ｈマイ
クロコンビュ゛−夕３６のム２．ム３に入力され、ＲＡ
−の所定の領域に、入力指令データとして格納される。

従って、この入力指令データをムＬＵで演算処理するこ
とにより、後述するように１回の運転当り、１サイクル
だけ設定室温の変更を行うような制御アルゴリズムをと
ることができる。

このように本実施例においては、本発明の構成要素がマ
イクロコンピュータ３６によって構成されているが、必
ずしもこれに限定されるものではない。

次に、このような構成の実施例について、その作用なら
びに効果を第７図および第８図を参照して説明する。

第７図に於て、運転スイッチ８１が投入されるト、マイ
クロコンピュータ３６の入カム２．ム３には共に「高」
の信号が入力指令データとして入力される。したがって
、前述したようにＲＡＭ内に１サイクルだけ設定室温を
変更するための許可指令データが格納される。同時に、
マイクロコンピュータ３６はこの信号を運転開始信号と
して処理しリレー回路３７．３８．３９を所定のシーケ
ンスで作動させバーナ８７を燃焼させ、機器の運転を開
始すると共に、第８図ａに示した時間Ｓ１および８２　
（室温設定変更時間）を計時するために、ＲＡＭ内に設
けたカウンタを時刻ｔｏにおいて起動させるのである。

第８図ａにおいて、室４ＴがＴｏの時刻ｔｏで温風が吐
出し暖房が開始されると時刻ｔ１に室温Ｔは第１の設定
温度Ｔ１に達する。このＴ１はサーミスタ６７によシ検
知され温度設定器６８の設定値との差信号として、マイ
クロコンピュータ３６のＳ１人力に入力されるので、マ
イクロコンピュータ３６は、燃焼量を調節し室温がＴ１
になるように制御する。一方、この時刻ｔ１からマイク
ロコンピュータ３６のＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ
）内に設けたカウンタによシ経過時間がカウントされる
。そして一定時間（室温設定変更時間）後（例えば３０
分）の時刻ｔ２に室ｉＴが一定の温度（例えば３°Ｃ）
だけ低い第２の設定温度Ｔ２に比例的に降下するようマ
イクロコンピュータ３６のＲＯＭ（リードオンリーメモ
リ）がプログラムされている。すなわち、ムＬＵにＲＯ
Ｍから送られる基準差信号がカウンタの経過時間に従っ
て順次変更されていく結果、室温設定変更時間Ｓ２後に
は、所定値だけ設定室温が低くなる。

したがって、室温Ｔは、第８図已に示すように、設定温
度Ｔ１に達する時刻ｔ１から、あらかじめ定められた８
２時間後の時刻ｔ２には、設定温度Ｔ２に低下するので
ある。

ところで、第８１已に示すように、室温は設定温度に対
して何回も到達するわけであるが、前述した設定室温変
更手段による設定室温の変更は１サイクルのみ実行され
ている。これは前述した入力回路４７（指令手段）から
の入力指令が１サイクルの設定室温許可データとしてマ
イクロコンピュータ３６に与えられ、ＲＡＭ内に許可指
令データとじて格納されていることにより可能となる制
御アルゴリズムであり、この指令手段は、このような制
御アルゴリズムを実現するための重要な作用を果すもの
である。

一方、床、壁、天井等の壁面温度ＴＶは、前記時刻１．
における温度をＴＷＯとすると前記時刻ｔ２　に第８図
すに示すように、ＴＶ、に到達する。

したがって前記暖房開始時の第１の設定温度で１を正常
な暖房温度（第２の設定温度Ｔ２　）より若干高く設定
しておいて、これを比例的に降下すれば冒頭で述べた壁
面効果による不快感が除かれ、かつ、正常な暖房時に入
ってから後（時刻ｔ２以後）のエネルギーの浪費をなく
すことができる。

前述の時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間Ｓ２を温風機の
暖房能力に応じて一定に定め、ＲＯＭにプログラムして
おいて、前述したような制御を行うことによシ上記効果
を得ることができるが、暖房開始時の室の暖房負荷の初
期条件に応じてこの時間Ｓ２を定めるようにすれば、よ
り一層の快適性と省エネルギー性の向上を実現すること
ができる。例えば、暖房開始時の室温の立上り速度を測
定してそれに応じて前記８２　ｋ定める方がよりきめの
細い快適な空調をすることができる。すなわち暖房開始
の時刻ｔｏから第１の設定温度Ｔ１に達するまでの時間
Ｓ１を測定し、Ｓ２＝ム十ＢＳ。

（ム、Ｂは常数）から時間Ｓ２を求めると暖房開始時の
部屋の状態（暖房負荷初期室温）に応じたきめの細かな
室温制御をすることができる。このように、マイクロコ
ンピュータ３６のＲＡＭに設けたカランタを用いて室の
暖房負荷の初期条件（初期室温など）を時間Ｓ１で検知
し、これに応じた時間Ｓ２を定める時間設定手段を構成
することによシ、上述した効果を得ることができるが、
本発明は、この実施例に限定されるものではなく、要は
、暖房開始時の初期条件を検知し、この検知結果に応じ
て時間Ｓ２を決定する構成であれば、本発明の技術思想
を逸脱するものではなく他に多くの実施態様が考えられ
ることは明らかである。

また、第８図Ｃは本発明の他の実施形態を示すものであ
シ、第１の設定温度Ｔ１から第２の設定温度で２に降下
させるのを第８１乙のように比例的に行なわず、時間Ｓ
２を短かくして、これを段階的に行なう場合であり、Ｔ
１とＴ２との温度差があまり大きくないときはこの方式
を採用しても特に不快感はない。

このような実施例の場合は、制御回路がよｐ簡単な構成
で実現することができるという効果がある。

発明の効果以上のように、本発明は室温検知器と温度設定器の信号
を比較手段にて比較し、この比較手段の出力信号で動作
する計時手段の信号で所定時間後に設定室温を変更する
設定室温変更手段を設け、かつ、この室温設定変更手段
の作動を１サイクルに限定して実行する指令を与える指
令手段を設けたので、特に機器の運転開始時に、設定室
温を高目（又は低目）に設定して所定温度に到達後所定
時間経過したら設定室温を低目（又は高目）に変更する
という制御アルゴリズムを指令手段の指令に基づいて１
サイクルだけ実行せしめることができ、快適性を保証し
つつ省エネルギー性の高い空調機器を実現できるもので
あり、その工業的価値は極めて多大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の石油温風機の制御回路図、第２図は第１
図の制御回路６の具体的回路図、第３図は第１図の各部
の動作説明図、第４図は従来の石油温風機の作用説明図
、第６図は本発明の実施例の制御回路図、第６図は第６
図の制御部３３の構成を示すブロック図、第７図は第６
図の具体的な構成を示す図、第８図は本発明の制御装置
による温風機の作用説明図である。１０．１２，１１．８７・・・・・・熱源部（１ｏ・・
・・・・燃焼ファンモータ、１１・・・・・・点火器、
１２・・・・・・燃料供給用電磁ポンプ、８７・・・・
・・バーナ）、３３・・・・・・制御部、３６・・・・
・・計時手段および設定室温変更手段（マイクロコンピ
ュータ）、４４・・・・・・比較手段（温度信号入力回
路）、４７・・・・・・指令手段（操作入力回路）、６
７・・・・・・室温検知器（サーミスタ）、６８・・・
・・・温度設定器（可変抵抗器）。第１図第２図第３図Ｃ第４図Ｉ！ｒ間（巳）第５図第８図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）室内を暖房または冷房する空調機器の熱源部と、
室内温度を検知する室温検知器と、所定の温度を設定す
る温度設定器と、前記室温検知器の信号で前記熱源部を
調節し室温を前記温度設定器による設定室温に制御する
制御部とを有し、この制御部は、前記室温検知器と温度
設定器との信号を比較する比較手段と、この比較手段の
信号に基づき前記設定室温に到達後の経過時間を計時す
る計時手段と、この計時手段の信号で所定の時間後に作
動する設定室温変更手段と、前記設定室温変更手段によ
る設定室温変更を１サイクルだけ比例的または段階的に
制御する実行指令を与える指令手段とを備えてなる家庭
用空調機器の制御装置。
（２）指令手段は熱源部の運転開始手段である特許請求
の範囲第１項記載の家庭用空調機器の制御装置。
（３）温度設定器は室温を設定する室温設定器と兼用す
る構成とした特許請求の範囲第１項記載の家庭用空調機
器の制御装置。