JPS6138381B2 - - Google Patents

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つて、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、運転スイツチ１を投入するとパ
イロツトランプ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ツチ８の接点が
図示と反対側に切換えられ、リレー５が駆動され
てリレー接点５ａ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つて
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２０，２１，２２，２
３，２４および可変抵抗２５と共りブリツジ回路
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
〜ｅ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図の燃焼フアンモータ
１０、燃料供給用電磁ポンプ１２および点火器１
１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ツチ１３によつて駆動さ
れる対流フアンモータ１４の動作を示している。

対流フアンモータ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３
０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。したがつて、
温風機は設定された室温を保持するようオン、オ
フ制御を自動的に繰返して行なう。すなわち、第
４図ａに示すように、時刻t₀に温風機が温風の吐
出しを開始すると、室温Ｔは初期の室温T₀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の温度差によつ
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、室温がほゞ一定に保持さ
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つた。

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TWは室内の空気に
比べて温度上昇が遅く、第４図ｂに示すように、
時刻t₀の初期の壁面温度TW₀から一定の壁面温度
TW₁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
つて、時刻t₂に近いところで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
るのにかゝわらず寒さを感ずる。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かわらずその
まゝ運転が続けられ、たとえ、設定温度が２〜３
℃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。

したがつて、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。

問題点を解決するための手段 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つて、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、前記室内の温度
を設定する室温設定器と、前記室温検知器の信号
基づき前記熱源部を調節して室内温度を設定され
た室温に制御する制御部とを有し、この制御部は
前記室温検知器と室温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設定温
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前記室温
設定器により設定された室温を変更する設定室温
変更手段とからなるものである。

作 用 本発明は、上記のように構成されているので、
室温が所定の温度に到達後の時間により設定室温
変化させることができ、快適性を維持しつつ省エ
ネルギー性の高い空調機器の実現を可能にすると
いう作用を有するものである。

実施例 以下、本発明の実施例を第５図ないし第８図の
図面に基づいて説明する。

第５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図と同一部分は同一符号
で表示してある。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３
４とマイクロコンピユータ３６を中心として構成
された電子制御部３５とよりなる。マイクロコン
ピユータ３６には、温風機の動作状態の信号を入
力するフオトトランジスタ等より構成されたサー
モスイツチ入力回路４２ａ，４３ａが接続されて
いる。この回路は第５図に示すように、抵抗５
１、ダイオード５２、フオトダイオード４２ｂお
よび抵抗５３、ダイオード５４、フオドダイオー
ド４３ｂにより、それぞれサーモスイツチ３およ
び１３の開閉信号を光信号として受け、マイクロ
コンピユータ３６に伝送する。すなわち、第７図
に示すようにフオトトランジスタ７９，８０のオ
ン、オフによつてマイクロコンピユータ３６の入
力端子A₀，A₁にサーモスイツチ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
クロコンピユータ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、室温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７２、抵抗６
９，６７′，６８′７０，７３〜７７、トランジス
タ７８等により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６５，６
６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
より構成されている。すなわち、演算増幅器６５
はサーミスタ６７、可変抵抗３８、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を可変抵
抗６８、抵抗６９，６７′，６８′の合成抵抗値が
変化すると演算増幅器６６の出力のスイツチング
周波数が変化する。よつて演算増幅器６６の出力
に抵抗７７を介して接続されたトランジスタ７８
のスイツチング周波数が変化してマイクロコンピ
ユータ３６のセンス入力S₁への入力パルス周波数
が変化する。マイクロコンピユータ３６はセンス
入力S₁が非同期カウンタへの入力となつているも
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。

４５は炎検知信号の入力回路で、フレームロツ
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によつて定まる
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。FET９１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。よつて抵抗９４に
は炎信号が入力されると電圧降下が発生してマイ
クロコンピユータ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ツチ、
安全サーモスイツチ、風圧スイツチであり、各接
点の開閉状態はマイクロコンピユータ３６の入力
端子B₀，B₁，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
スイツチ、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り、
タイマはセツトすると接点８２が開く。したがつ
て、マイクロコンピユータ３６の入力A₂，A₃が
双方共に「高」のとき、温度機は燃焼を開始す
る。

４８はマイクロコンピユータ３６に基準時間パ
ルスを入力するための回路で、トランジスタ６４
等によつて構成されている。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
コンピユータの入力端子S₀には電源同期パルスが
入力される。したがつて、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図におけるブロツク４
２〜４８がマイクロコンピユータ３６への入力信
号の発生回路である。３７，３８，３９はリレー
３７ｂ，３８ｂ，３９ｂの駆動回路であり、ダイ
オード５２，５３，５４、トランジスタ４９，５
０，５１等によりそれぞれ構成され、マイクロコ
ンピユータ３６の出力端子C₁，C₂，C₃により第
５図の接点３７ａ，３８ａ，３９ａを開閉する。
４０は温風機の表示回路で、発光ダイオード５
５，５６，５７、トランジスタ５８，５９，６０
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、マイクロコンピユータ
３６の出力端子C₄，C₅，C₆により駆動される。
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等によつて構成
されたマルチバイブレータ回路よりなり、マイク
ロコンピユータ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９５、ダイオー
ドブリツジ９６、コンデンサ９７，９８、トラン
ジスタ９９，１０１、ゼナーダイオード１００，
１０２とよりなり、＋Ｖ_cc１，＋Ｖ_cc２，−Ｖ_cc１お
よび炎検知用低圧交流電源（巻線W₃）を供給す
る。

次に、マイクロコンピユータ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
クチヤは、周知のように内部にリードオンリーメ
モリー（ROM）、ランダムアクセスメモリ
（RAM）、プログラムカウンタ（PC）、論理演算
部（ALU）、各種バツフアなどを有しており、
PCのカウントアツプに伴なつて読み出される
ROM内に格納されたプログラム命令に従つて作
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。

したがつて、第７図の実施例においては、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ユータ３６によつて構成され
ている。すなわち、カウンターはマイクロコンピ
ユータ３６のRAMに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
行によりALUによ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
ンピユータ３６内のALU、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と室温検知器６７の差信号
は、デジタル量のデータとしてALUに送られ、
ROMからALU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３７，３
８，３９を制御し、バーナモータ１０、ポンプ１
２、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
つている。したがつ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内容に応じて、
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。

このようにこの実施例においてはマイクロコン
ピユータ３６により、本発明の構成要素である計
時手段および設定室温変更手段が構成されている
が、この他にも多くの実施態様が考えられること
は明らかである。

次に、このような構成による本発明の実施例に
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図において、運転スイツチ８１が投入され
るとマイクロコンピユータ３６はリレー回路３
７，３８，３９を所定のシーケンスで作動させバ
ーナ８７を燃焼させる。同時にマイクロコンピユ
ータ３６は、第８図ａに示した時間S₁およびS₂
（室温設定変更時間）を計時するためにRAM内の
カウンタを時刻t₀において起動させるのである。

第８図ａにおいて、室温ＴがT₀の時刻t₀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により検知され、温度設定器６８の設定値
との差信号として、マイクロコンピユータ３６の
S₁入力に入力されるので、マイクロコンピユータ
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
ピユータ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り経過時間がカウン
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に室温Ｔが一定の温度
（例えば３℃）だけ低い第２の設定温度T₂に比較
的に降下するようマイクロコンピユータ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、ALUにROMから送られる
基準差信号がカウンタの経過時間に従つて順次変
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。

したがつて、室温Ｔは、第８図ａ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S₂時間後の時刻t₂には、設定温度T₂に低下
するのである。

一方、床、壁、天井等の壁面温度TWは、前記
時刻t₀における温度をTW₀とすると前記時刻t₂に
第８図ｂに示すように、TW₁に到達する。した
がつて前記暖房開始時の第１の設定温度T₁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、
正常な暖房時に入つてから後（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
により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S₂を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t₀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＝Ａ＋BS₁（Ａ、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
ピユータ３６のRAMに設けたカウンタを用いて
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り、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
ものであり、第１の設定温度T₁から第２の設定
温度T₂に降下させるのを第８図ａのような比例
的に行なわず、時間S₂を短かくして、これを段階
的に行なう場合であり、T₁とT₂との温度差があ
まり大きくないときに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、制御回路がより簡
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、室温検知器と室温設定
器と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
る構成としたので冒頭で述べた従来の空調機の暖
房開始時におけるウオール効果などの不都合を解
消して過暖房又は過冷房のない快適な空調をする
ことができ、しかもエネルギーの無駄の消費をな
くするなど、いくたのすぐれた効果を有する。

【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５図は本発明の実施例
の制御回路図、第６図は第５図の制御部３３の構
成を示すブロツク図、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、（１０…
…燃焼フアンモータ、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（マイクロコンピユータ）、４４……比較
手段（温度信号入力回路）、６７……室温検知器
（サーミスタ）、６８……温度設定器（可変抵抗
器）。

Claims (1)

1. 【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、前記室内
   温度を設定する室温設定器と、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前
   記室温設定器に設定された室温に制御する制御部
   とを有し、この制御部は、前記室温検知器と室温
   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設定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
   定の経過時間後に前記室温設定器により設定され
   た室温を変更する設定室温変更手段とからなる家
   庭用空調機器の制御装置。 ２ 室温設定器は使用者が希望する室温を設定す
   る手段と、この手段と設定室温変更手段との信号
   により室温を所定の温度に設定する手段とからな
   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。