JPS625263B2

JPS625263B2 -

Info

Publication number: JPS625263B2
Application number: JP56197365A
Authority: JP
Inventors: Yoshuki Noda
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1981-12-07
Filing date: 1981-12-07
Publication date: 1987-02-04
Also published as: JPS5896935A

Description

【発明の詳細な説明】＜技術分野＞本発明はヒートポンプ式の空気調和機の制御回
路に関するもので、特に暖房運転時の快適性の向
上を図るものである。

＜従来技術＞従来のヒートポンプ式の空気調和機の暖房運転
時の室温制御方法としては、室内側の送風機を連
続運転しておき、室温に応じて圧縮機をON−
OFFして室温を制御するのが一般的であつた。
その場合、圧縮機のON時とOFF時によつて室内
側送風機から吹出す空気温度が大きく変化し
（ON時は40゜〜50℃、OFF時は室温＋α程度）、
圧縮機OFF時に体感的に冷風感を感じ、快適な
ものではなかつた。

その問題を解決する方法として、まずひとつ
は、圧縮機がOFFになれば室内送風機の回転数
を少し低くして送風量を減らし冷風感を少しでも
やわらげるという方法、他の方法は吐出口の風向
可変ルーバーの方向を圧縮機がOFFすれば水平
方向に向けて風を吹出すようにして人間に直接風
が当らないようにし、圧縮機がONすれば、また
自動的に下方向に吹出すようにルーバを可動する
方法等が実用化されているが、どちらの方法にし
ても室内に少なからず、風が循環するため特に外
気温度の低いような場合に圧縮機OFF時に冷風
感を感じるものであつた。

ここで考えられるのは、圧縮機のOFF時に送
風機も停止させる方法である。

しかし、この方法によると、圧縮機、送風機の
運転時に対して、非運転時の温度降下が大きくな
り、停止時や再運転開始時に肌寒く感じたりする
虞れがある。

しかも、室温検出用サーミスタは、通常室内空
気流通路となる熱交換器の吸入側（即ち熱交換器
の前面側）に設けられているが、送風機を停止す
ると、このサーミスタ部分に室内空気の流通がほ
とんどなくなるために、サーミスタのごく近辺の
雰囲気温度しか検出できず、室内空気温度を正確
に検知できない虞れがある。

更に、圧縮機がOFFした場合に室内送風機を
OFFさせる場合に、単純に圧縮機を連動させた
のでは室温の制御を正確に行なえなくなる虞れが
ある。その理由について述べると、まず室内ユニ
ツトの内部構造は第１図の通りで１は本体、２は
吸込口、３は室温検出用サーミスタで熱交換器４
と吸込口２との間の空間に設けられている。５は
送風用フアンで吸込口２から室内空気を熱交換器
４を通して吸込み、吹込口６から吹出して空調を
行なうものである。このような構造の場合、暖房
運転中にサーモスタツトが設定値に達し圧縮機を
停止するが、同時に室内送風用フアン５を停止さ
せる場合と、停止させない場合とを比較すると室
温検出用サーミスタ３部分の温度が第２図の如く
大きく異なつて、室内送風フアン５を圧縮機と同
時に停止させた場合は正確な室温を検出できなく
なり、室温コントロールができなくなる虞れがあ
る。

この第２図について説明すると、Ｘ軸に時間経
過、Ｙ軸に室温検出用サーミスタ部の温度を取つ
て、サーモスタツト動作後の室温検出用サーミス
タ部の温度変化を従来のように室内送風フアンを
停止させない場合を破線で示し、サーモスタツト
が動作して圧縮機が停止すると同時に室内フアン
モータを停止した場合を実線で示す。

まずＡ点でサーミスタ部温度がＢ点すなわち
OFF点に達し、圧縮機が停止し、室内送風フア
ンを停止させない場合は破線の如く、徐々に温度
が降下し、T₁時間後にはON点すなわちＣ点に達
し、通常の室温コントロールを行なう場合はこの
点で圧縮機をONさせるわけであるが、室内送風
フアンを同時に停止した場合は実線の如くＡ点で
圧縮機及び室内送風フアンを同時に停止すると熱
交換器内の予熱の影響により約30〜60秒オーバー
シユートし、やつとＢ点まで降下するので、サー
モスタツトのON点まで降下するのはT₂時間と前
述のT₁時間よりかなり長くなり正確に室温を検
出できなくなる。

なお、この温度曲線は暖房負荷の条件によりか
なり異なるが室内送風フアンを圧縮機と同時に停
止した場合は少なくとも実線の如くオーバシユー
トが起り、室温検出用サーミスタ部の温度降下が
遅れる。

＜目的＞本発明は上記の点に鑑み、圧縮機、室内送風機
の停止時の温度降下を最小減に抑えて快適な暖房
を行なうと共に、圧縮機、室内送風機のON−
OFFに伴う室温検知用の温度センサの誤検知を
防止して正確な温度制御を行なえるようにするこ
とを目的とする。

＜従来の問題点を解決するための手段＞本発明は、第８図に示すように、温度センサＡ
により検出する室温と、予じめ設定された設定温
度とを比較し、室温が設定温度を下まわる時に圧
縮機Ｂ及び室内送風機Ｃに対するON信号を出力
する判定手段Ｄと、この判定手段ＤのON信号の
出力により圧縮機Ｂ及び室内送風機Ｃを駆動し、
ON信号のOFFにより圧縮機Ｂ、室内送風機Ｃを
停止する運転制御手段Ｅと、を備えるものにおい
て、上記ON信号のOFF時点から、初期値Taとし
てカウントされる圧縮機Ｂ、室内送風機Ｃの停止
時間Tnと、この停止時間Tnの終了時よりカウン
トされる圧縮機Ｂ、室内送風機Ｃの強制運転時間
T₂とを交互にカウントするタイマー手段Ｆを設
けると共に、上記停止時間Tn及び強制運転時間
T₂のカウント中に、判定手段ＤよりON信号が出
力されない場合には上記停止時間Tnを補正値ta
だけ増加させ、判定手段ＤよりON信号が出力さ
れる場合には上記停止時間Tnを保持若しくは補
正値tbだけ減少させる方向に順次補正する停止時
間補正手段Ｇを設け、上記タイマー手段Ｆの出力
に基いて、上記強制運転時間T₂中、圧縮機Ｂ及
び室内送風機Ｃを強制運転する強制運転手段Ｈを
設けると共に、圧縮機Ｂの停止後、延長時間T₃
だけ室内送風機Ｃの運転を継続する延長手段Ｉを
設けたことを特徴とする空気調和機の制御回路で
ある。

即ち、温度センサの検出する室温が予め設定さ
れた設定温度を上回わる時、即ち、圧縮機Ｂ及び
室内送風機Ｃを運転する必要がない時に、圧縮機
Ｂ及び送風機Ｃを時間Tn停止させ次に時間T₂室
内温度状態に関係なく強制運転し、というよう
に、時間Tnの停止と、時間T₂の強制運転とを本
来停止される間に繰り返し行なう。

上記Tnは、初期値をTaとし、Tn，T₂の間に
室温が設定温度を下回わらなければ補正値taだけ
増加する方向に、又、Tn，T₂の間に室温が設定
温度を下回わつた時にはそのまま保持させるか若
しくは補正値tbだけ減少する方向に順次補正され
るものである。

更に、各々の圧縮機Ｂの停止時には、同時に室
内送風機Ｃを停止するのではなく、T₃時間だけ
遅らせて停止するようにするものである。

＜作用＞上記手段の作用を、第９図に示すフローチヤー
トに基いて説明する。

運転が開始されることにより、室内温度が設定
温度以上か以下かが判定手段により判定される。
この断定の結果、暖房の必要な時はON信号が出
力されて、圧縮機Ｂ及び室内送風機Ｃが駆動され
る。

一方、判定手段のON信号のOFF時、つまり暖
房運転の必要のない時は、初期値をTaとする停
止時間Tnと一定の強制運転時間T₂との間欠運転
が行われる。この場合に、停止時間Ta、強制運
転時間T₂の後ON信号の出力がない状態が継続さ
れれば、停止時間Ta→運転時間T₂→停止時間
（Ta＋ta）＝Tb→運転時間T₂→停止時間（Ta＋
2ta）＝Tcというように強制運転時間T₂は一定の
まま停止時間Tnは経時的に補正時間taずつ増大
する間欠運転が行なわれる。

つまり、ON信号OFF時ということは、本来暖
房を行なう必要のない状態であり、OFF状態が
継続されるのに一定の圧縮機、送風機の間欠運転
すると実質室温はほとんど上昇してしまい、言わ
ば設定温度以上の無駄な暖房を行なつてしまうこ
とになるため、上記ON信号のOFF状態が継続さ
れる場合は、停止時間Tnを順次長くする方向に
補正することで無駄な暖房を抑えるものである。

さて、この停止時間Tn、強制運転時間T₂の間
欠運転中に室内温度が暖房を必要とする温度にな
ると再度圧縮機、室内送風機の連続運転となる。
ここで、再度室内温度が暖房を必要としなくなる
状態になると、再度間欠運転に入るのであるが、
上記停止時間Tnは、前回の間欠運転時の停止時
間Tnを保持するか若しくはtbだけ減少した時間
に初期設定される。

つまり、途中で判定手段によりON信号が出力
されるということは、外気温やその他の条件によ
り暖房を必要とする状態になつたということであ
り、停止時間が長すぎる若しくは長すぎる状態に
近い状態であるため、室温がどんどん低下しよう
としている状態であるために、室温が外的要因に
よりできるだけ低下しないように、圧縮機の停止
後、それまでの停止時間Tn（経時によりtaにて
順次補正されたもの）をそのまま保持するか、tb
だけ減少（つまり短かく）させることで所定時間
中の強制暖房運転時間を長くした間欠運転を行な
うようにするものである。

そして、前回の停止時間Tnが保持若しくはtb
だけ減じられた時間に初期設定された後、暖房を
必要としない温度状態が継続されれば、上述と同
様に停止時間はtaずつ増加しながら間欠運転が行
われる。

更に本発明は、まず第２図で説明した熱交換器
の輻射熱の影響を少なくするため、圧縮機の
OFFから一定時間遅延してOFFさせ、熱交換器
の予熱を冷却してオーバーシユートを押える。

これを第３図で説明すると、この第３図で破線
は従来の室内送風フアンが停止しないもの、実線
が圧縮機のOFFからT₄時間遅延させて停止させ
たものを示す。この第３図で分るようにサーモス
タツトの復帰温度Ｃまで降下する時間はT₃と第
２図のT₂よりかなりT₁に近くなり、正確な室温
コントロールに近くなる。

＜実施例＞以下、本発明を第４図以下を参照して説明す
る。

第４図は本発明に係る空気調和機の制御回路の
一実施例を示した回路図、第５図及び第６図は同
制御回路のタイムチヤートである。

第４図において、７，７′は電源、８は圧縮
機、９は送風機、１０は冷房−暖房を切換える電
磁四方弁、１１は圧縮機８をON−OFFするリレ
ー接点、１２は送風機９をON−OFFするリレー
接点、１３は四方弁１０をON−OFFするリレー
接点、１４は電源トランス、１５は整流回路、１
６は整流回路１５で整流された直流電源の＋側、
１７は同アース側である。

１８は一般的なワンチツプマイクロコンピユー
タで内部にプログラムROM、データRAM、ALU
及び入力ポートIN１〜IN５、出力ポートOUT１
〜OUT１１等を有し、外部発振回路１９により
駆動されている。

２０〜２２はスイツチで、抵抗２４群によりプ
ルダウンされマイコン１８の入力ポートIN１〜
IN３にそれぞれ入力される。スイツチ２０は運
転のON−OFFを行ない、スイツチ２１は冷房−
暖房の切換（冷房OFF暖房ON）を行ない、スイ
ツチ２２は制御回路のオン−オフを行なう。

２５は室温を検出するサーミスタで抵抗２６に
直列に接続され、その分圧をコンパレータ２７の
＋端子に入力している。

２８は、サーモスタツトの設定値（圧縮機の動
作点）を可変させるボリウムで抵抗２９が直列に
接続され、その分圧がコンパレータ２７の−側端
子に基準電圧として入力されている。

３０はトランジスタでリレーコイル３１が接続
され、マイコン１８の出力端子OUT１からの出
力信号によりリレーコイル３１がON−OFFされ
その接点１１が動作する。

以下同様にトランジスタ３２にはリレーコイル
３３が接続され、リレー接点１２に対応しトラン
ジスタ３４にはコイル３５、接点１３が対応す
る。

３６，３８は７セグメントLED（アノードコ
モンタイプ）で、各セグメントはマイコン１８の
出力ポートOUT６〜OUT１１の７本のデータ線
に接続され、各アノードコモンは出力ポート４，
５から制御さるトランジスタ３７，３９により
ON−OFFされる。すなわち、７セグメントLED
３６，３８はトランジスタ３７，３９すなわち出
力ポートOUT４，５により２桁のダイナミツク
点灯を行なう。この表示データはサーミスタ２５
によつて検出した温度である。

４０〜４７は抵抗である。

次に上記制御回路による動作について説明す
る。

まず、スイツチ２０をONすると、スイツチ２
１のON−OFFにより、ONなら暖房運転とな
り、出力ポートOUT２，OUT３に「Ｈ」を出力
し、送風機９、四方弁１０をONし、次にサーモ
回路により室温を読み取る。

室温検出とサーモスタツト回路はサーミスタ２
５、抵抗２６、コンパレータ２７、ボリウム２
８、抵抗２９等で構成され、室温が上昇すればサ
ーミスタ２５の抵抗値が減少し、コンパレータ２
７の＋側電圧が上昇し、−側より高くなればコン
パレータ２７の＋側電圧が上昇し、−側より高く
なればコンパレータ２７が動作してコンパレータ
２７の出力２７ａが「Ｌ」→「Ｈ」となり、マイ
コン１８の入力ポートIN４に「Ｈ」信号が入力
される。室温が下がれば逆の動作となり、入力ポ
ートIN５に「Ｌ」信号が入力される。この入力
ポートIN５に「Ｌ」が入力されると室温設定値
より室温が低いので、出力ポートOUT１に
「Ｈ」を出力して圧縮機８をONして暖房運転を行
なう。暖房運転が続いて室温が上昇してくれば、
コンパレータ２７が反転し、入力ポートIN４に
「Ｈ」が入力され、出力ポートOUT１を「Ｌ」に
して圧縮機８を停止する。従来はその間送風機９
は運転しつぱなしであり前述のような圧縮機８の
停止時に冷風感を感じるものであつた。

本発明の特徴はスイツチ２２をONした場合の
動作であり、次にその動作を説明する。スイツチ
２２がONであれば、室温が設定より低く入力ポ
ートIN４に「Ｌ」信号が入力されて圧縮機８が
運転している間は通常と同様であるが、室温が上
昇してコンパレータ２７が反転し、入力ポート
IN４に「Ｈ」信号が入力されると圧縮機８を停
止させ続いて数十秒（仮に30秒とする。）後に出
力ポートOUT２を「Ｌ」にして送風機９を停止
して冷風が室内に循環しないようにする。しかし
最初に述べたように、圧縮機８の停止後にサーミ
スタ２５付近の温度が室温の低下に追随しきれず
に少し高めになる傾向があるので、本発明はサー
ミスタ２５の感温と、タイマーによる強制運転を
組合わせて制御を行なうものである。

その基本動作についてタイムチヤートで説明す
ると、第５図において、室温サーモスタツトが
OFFの状態が続いている場合（室温がサーモス
タツトボリウム２８の設定値より高い。）を示
す。スタートの位置がスイツチ２０でON又は、
室温サーモがOFFした時点を示す。まずTaは圧
縮機８及び冷媒のサイクルで規制される再起動防
止時間でこれ以下で圧縮機８を起動させると起動
ミス等が発生して電源ブレーカが動作するおそれ
があるので、一般的に３分間程度とられている。

T₂は室温サーモがONしていなくても強制的に
運転を行なつて送風機９を回してサーミスタ２５
付近を通風させて正確な室温を検出するもので、
強制運転時間としては常にT₂と一定である。こ
れはあまり長いと不必要に室温を上昇させ、また
短いと圧縮機８への油戻り等で問題があるので、
通常の範囲は約１分から３分程度である。

室温サーモがONしない場合、第５図の如く強
制運転T₂と停止時間Ta〜Tgのくり返しが続くわ
けであるが、停止時間Ta〜Tgは、Ta＜Tb＜Tc
＜Td＜Te＜Tf＜Tgの関係となり、室温サーモ
がONするまで順次時間が長くなつていく（各時
間間の増分は等しい）。さらにTgとしてはMAX
値が決められ、ある値まで達すればそれ以上は長
くならないようにセツトされている。サーモスタ
ツトの設定値に対して室温が高くて暖房運転を行
なう必要のない場合でも、運転T₂、停止Tgとな
るので、その状態で室温が上昇しない程度のTg
にセツトする必要がある。概略的には８分から12
分程度である。送風機９の制御において、T₃は
圧縮機８がOFFしてから熱交換器の予熱を冷却
するため送風機９のみを運転する時間で通常20秒
から40秒程度となる。第５図で分るように圧縮機
８が停止してから必ずT₃だけ送風機９を遅れて
停止させるようにしている。

以上の制御と室温サーモスタツトのON−OFF
との関連について第６図で説明すると、まず点
でサーモスタツトがOFFし、強制運転を２回行
なつて３回目の強制運転中点で室温サーモスタ
ツトがONし、そのまま連続運転に入り、しばら
くして点でサーモスタツトがOFFし、Tl後に
サーモスタツトがOFFしているので強制運転を
行う。この場合のTa，Tj，Tk，Tlの関係は例え
ばTaを３分、増分を１分とすれば、Ta＝３分
Tj＝４分 Tk＝５分となり、またTkとTlは一定
の関連がありTk≧Tlの式で表わされる。すなわ
ちサーモスタツトのOFF時強制運転を行つて停
止時間TaをTj，Tkと順次増加させていくがサー
モスタツトがONした時点で、次の停止時間の増
分を０又はマイナスとして、サーモスタツトの
ON−OFF点と一致した、運転、停止の周期でバ
ランスさせるわけである。Tm，Tnについても同
様Tm≧Tnとなる。

点についてはTpはＴ＋１分として停止す
る予定が点でサーモスタツトがONして暖房運
転が行なわれ点でサーモスタツトがOFFした
わけである。その場合もＴ≧Tqとなる。

以上のように強制運転、停止の周期を順次変化
させて行きサーモスタツトのON−OFF点で自動
的にバランスさせるため、負荷条件の相違及び急
激な変化に対しても自動的に対応し、正確な室温
をコントロールできるわけである。

第７図はマイクロコンピユータ１８における動
作のフローチヤートを示したものであり、クラブ
Ａはセツトのときは強制運転中のT₂の期間中
で、リセツトのときはT₂終了である。クラブＢ
はセツトときは圧縮機の停止時間（最小再起動時
間）Ta中で、リセツトのときはTa終了である。
タイマー１は強制運転のT₂をカウントし、タイ
マー２は圧縮機の最小再起動時間Taをカウント
する。また、タイマー３は停止時間Ta〜Tgをカ
ウントし、RAMAの内容のセツト値までカウン
トする。

第７図ａのフローチヤートは全体をサブルーチ
ンの形とし、空気調和機の制御フローチヤートの
一部である。また、第７図ｂは「減算」のサブル
ーチンで、Tk＝Tl、Tm＝Tn及びＴ＝Tqの形
にするなら破線のルート、Tk＞Tl＞、Tm＞
Tn、Ｔ＞Tqの形にするなら枠内の処理を行な
う。

RAMAの内容の減算及び加算の場合、それぞ
れ、MIN値＝最小再起動時間＝Taをチエツクし
てTaより小さくならないよう、またMAX値より
大きくならないようチエツクする。

＜効果＞以上本発明によれば、判定手段のON信号の
OFF時にTn時間の停止、T₂時間の圧縮機、送風
機の強制運転を交互に行うので、当該ON信号の
OFF時にも間欠的な暖房が行われることにな
り、極力室温を設定温度付近に保持することがで
き、温度ハンチングの少ない快適な暖房を行うこ
とができる。

しかも、この間欠暖房運転時の停止時間Tnは
上記ON信号の有無つまり暖房負荷の変化によつ
て、上述の適宜補正が成されるので、負荷に対応
した間欠暖房運転を行うことができ、間欠暖房を
行つているにもかかわらず室温が低下してしまう
不足の間欠暖房や、室温が間欠暖房によつてどん
どん上昇してしまう無駄間欠暖房をなくすことが
できる。

更に、室内送風機は圧縮機の停止時よりも所定
時間T₃分だけ遅延して停止するので、この遅延
時間中に熱交換器が冷却されて、通常熱交換器の
吸込側に配置される室温検知用温度センサに対す
る輻射熱をできるだけ抑えて輻射熱による検知の
オーバーシユートをできるだけ抑えることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は空気調和機の断面構造図、第２図及び
第３図は温度変化曲線図、第４図は本発明に係る
空気調和機の制御回路の一実施例を示した回路
図、第５図及び第６図は同制御回路のタイムチヤ
ート、第７図ａ，ｂは本発明制御回路におけるマ
イクロコンピユータの動作のフローチヤート、第
８図は本発明の構成を示す機能ブロツク図、第９
図は同フローチヤートである。８……圧縮機、９……送風機、１８……マイク
ロコンピユータ、２５……サーミスタ、２６……
抵抗、２７……コンパレータ、２８……ボリウ
ム、２９……抵抗。

Claims

【特許請求の範囲】１温度センサにより検出する室温と、予じめ設
定された設定温度とを比較し、室温が設定温度を
下まわる時に圧縮機及び室内送風機に対するON
信号を出力する判定手段と、この判定手段のON信号の出力により圧縮機、
室内送風機を駆動し、ON信号のOFFにより圧縮
機、室内送風機を停止する運転制御手段と、を備
えるものにおいて、上記ON信号のOFF時点から、初期値をTaとし
てカウントされる圧縮機、室内送風機の停止時間
Tnと、この停止時間Tnの終了時よりカウントさ
れる圧縮機、室内送風機の強制運転時間T₂とを
交互にカウントするタイマー手段を設けると共
に、上記停止時間Tn及び強制運転時間T₂のカウン
ト中に、判定手段よりON信号が出力されない場
合には上記停止時間Tnを補正値taだけ増加さ
せ、判定手段よりON信号が出力される場合には
上記停止時間Tnを保持若しくは補正値tbだけ減
少させる方向に順次補正する停止時間補正手段を
設け、上記タイマー手段の出力に基いて、上記強制運
転時間中、圧縮機及び室内送風機を強制運転する
強制運転手段を設けると共に、圧縮機の停止後、延長時間T₃だけ室内送風機
の運転を継続する延長手段を設けたことを特徴と
する空気調和機の制御回路。２上記停止時間Tnの初期値Taは、圧縮機の最
小再起動可能時間としたことを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の空気調和機の制御回路。