空調機的控制裝置的製作方法
2023-07-18 12:28:26 1
專利名稱：空調機的控制裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及空調機的控制器，具體涉及用以防止一些致冷器的多個壓縮機同時啟動的控制器，在電源故障之後在交流電源得以恢復時這些致冷器由同一個交流電源驅動。
日本實用新案公開文件59-30818/1984公開了一種具有致冷循環(refrigeration cycle)的空調機使用的傳統的控制器。這種已公開的控制器具有一個用以啟動和停止該空調機的操作開關、一個恆溫器、和一個壓縮機，所有這些都與交流電源串聯連接。在這種串聯連接的情況下，當操作開關處於「操作位置」(即高功率冷卻、中功率冷卻、低功率冷卻三個位置)且恆溫器被開啟時，壓縮機得電而被啟動。定時器始終是開啟的。
當多個上述傳統的空調機由同一個交流電源供電時(例如旅館裡數百個房間中每間都設有一個空調機的情況)，因在旅館設施以外出了毛病而引起電源故障將會使所有的空調機停機，直到電源恢復供電時為止。電源一恢復供電，所有的壓縮機就立即自動再啟動。
但上述那種傳統的空調機有不少缺點。假定電源故障發生在數百個空調機正處於運行狀態的時候。當該電源恢復供電時，所有的空調機同時啟動。亦即數百個壓縮機即刻啟動，產生很大的啟動電流流經該供電系統，在交流電源中產生電壓降落。解決這個問題的一個方案是加大交流電源的容量，但這需要的電力設施比正常運行所需要的量大得多。
日本實用新案公開文件62-43391/1987公開了一種帶微計算機的控制器，該微計算機帶有復位電路，用以在得電時使微計算機復位。該復位電路有一個電壓檢測器和一個定時電路。電壓檢測器用以在來自恆壓電路的直流電壓高於預定電壓時輸出一個復位信號。定時電路用以將電壓檢測器的輸出延遲一預定時間，然後將其供應到微計算機的復位端上。復位電路是在預定時段之後，例如，直流電壓高於預定電壓時起，使微計算機復位的。這種安排確保微計算機只有在加到其上的電壓完全確立之後才復位，因此微計算機能根據其初始程序可靠地啟動。
在上述帶微計算機的空調機的控制器中，復位信號的延遲時間在各種不同的微計算機之間在某種程度上是分布在一個範圍內的，這是由於各微計算機中各電子部件的特性有差別的緣故，這種差別有時偶而還會減小供電恢復時的啟動電流。但延遲時間分布的範圍是有限的，因而啟動電流不可能有足夠的減小，從而仍然需要龐大的電力設施。
本發明的目的是解決供空調機使用的傳統的控制器存在的上述這些問題。
本發明的另一個目的是為空調機提供一種改進的控制器，這種控制器能分散多個壓縮機在供電恢復時的再啟動時機，從而減小啟動電流。
本發明為空調機提供一種按負荷控制致冷循環的控制器，該控制器包括一個整流濾波電路，用以將交流電源提供的交流電能整流濾波成直流電能;
一個復位電路，用以在預定時間之後，例如直流電壓大於預定電壓之後，產生復位輸出信號;
一個操作開關，用以啟動和停止壓縮機的操作，一個微計算機，用以在復位電路所進行的初始化之後判定操作開關是設置在啟動位置還是在停止位置上，並在操作開關置於啟動位置時給壓縮機供電，所述的微處理機適合在交流電源出故障和恢復供電時被初始化，在操作開關處於啟動位置時給壓縮機供電;
一個時間設定電路，用以任意地改變復位電路中的預定時間的設定。
在另一個方案中，上述供致冷器使用的控制器可以包括一個整流濾波電路，用以將交流電源供給的交流電能整流並濾波成直流電能;
一個復位電路，用以在直流電壓大於預定電壓之後的預定時刻輸出一個復位信號;
一個選擇開關，具有多個可供選擇的閉接點;及一個微處理器，用以在來自復位電路的復位信號使其初始化之後決定閉合選擇開關的一個接點，並在對應於該閉合接點的一段時延結束後當操作開關處理啟動位置時開始給電動機驅動的壓縮機供電。選擇開關的各接點具有不同的時延。
當多個空調機都接到同一個交流電源上時，在時間設定電路中設定的預定時間分布在一個範圍內的多個數值上。
當多個空調機都接到同一個交流電源上時，選擇開關的接點整定值分布在一個範圍內的多個不同整定值上。
本發明的供致冷器使用的控制器能在電源故障後重新恢復供電時自動錯開再啟動各空調機。該控制器還容許將開始給空調機的壓縮機供電的定時改變成為任意值。通過將供電的定時分布在一個範圍內的多個數值上就可以避免所有的壓縮機在已故障的電源恢復正常時不致立刻都啟動。
圖1示出本發明一個實施例的時間設定電路的電路圖。
圖2示出配給各空調機交流電源的配電圖。
圖3示出圖2所示的各空調機的透視圖。
圖4示出圖3所示的空調機的冷卻介質電路的電路圖。
圖5示出用以控制圖4所示的冷卻介質電路的控制電路圖和各繼電器。
圖6示出圖5所示的由各繼電器控制的電路裝置的電路圖。
圖7示出與圖5電路的A1、A2和A3連接的測熱電路圖。
圖8示出與圖5所示的接插件64連接的開關單元的電路圖。
圖9示出圖5所示的微計算機51所執行的主要操作的流程圖。
圖10示出對應於圖9流程圖的時間圖。
圖11示出在恢復供電時刻按圖9的流程圖操作時電流變化的時間圖。
圖12示出本發明另一個實施例的電路圖。
圖13是本發明再一個實施例的電路圖。
圖14是本發明又一個實施例的流程圖。
參看圖1，符號B1-B5接至圖5中的同樣符號B1-B5。圖1中的「AC」與圖6中的「AC」表示同一交流電源。降壓變壓器75將交流電源的電壓降到大約24伏(有效值)。電源開關76是常閉開關，每次將其按壓時，它將接點狀態在打開與閉合兩種狀態之間轉換。全波整流電路77有橋式連接的四個整流二極體。全波整流電路77所產生的直流電流由濾波電容器78濾波，產生24伏的直流電壓，然後用以給繼電器52-57(圖5)供電。濾波電容器79、80、齊納二極體81、電阻器82、83和功率電晶體84形成電壓調節電路，該電路藉助於功率電晶體84根據齊納二極體81的齊納電壓對24伏直流電壓進行穩壓。
差動放大器85作為一個電壓跟隨器，其負反饋調到100%。於是，差動放大器85的輸出電壓可由電阻86與87的比值來確定。這個輸出電壓供應圖5的微處理器51的端子VREF上。編號88、89表示穩壓電容器。電阻器90、91限定施加到微處理器的端VASS上的基準電壓。
比較器92將電阻器90、91所確定的電壓與電容器95上的端電壓進行比較，並根據比較結果切換其輸出。電容器95通過由電阻器93和齊納二極體94組成的串聯電路儲存電荷。電容器96-98藉助閉合開關99-101而與電容器95並聯連接。當交流電源(AC)供電且電源開關76閉合時，復位電路得電，來自比較器92的復位信號輸出到微處理器51的端子REST上。
在開關99-101打開的情況下，當該電源被提供用以穩定功率電晶體84的輸出電壓時，比較器92在其非反相輸入端上接收由電阻器90、91所確定的電壓。與此同時，功率電晶體的輸出電壓變得高於齊納二極體94的電壓，開始給電容器95充電。在電容器95的端電壓高於比較器92的非反相輸入端的電壓時，比較器92的輸出電壓從高電壓變成低電壓。比較器92的輸出電壓從高電壓變到低電壓的時間取決於電容器95的充電時間，亦即取決於電阻器93的阻值和電容器95的電容量。
因此，操動該開關99-101來選擇與電容器95並聯連接的電容器96-98中的一部分以能設定改變比較器的輸出所需要的時間，亦即復位信號供給微處理器51所需要的時間。例如，只用電容器95時，該時間約為0.5秒;電容器95與電容器96並聯連接時，約為2秒鐘;電容器95與電容器97並聯連接時，約為2秒鐘;電容器95與電容器98並聯連接時，約為6秒鐘。編號102表示一個二極體，在切斷交流電源時這個二極體洩放儲存在電容器95-98中的電荷。
參看圖2。空調機1至12裝設在同一建築物中。交流電力設施13將來自公用電業公司的三相交流電源14的三相交流電源轉換成單相交流電源，並將其供到該建築物中。空調機1-12經斷路器15-17分成多個組，各組例如一層為一組。當流入相應各組的電流大於預定值時，斷路器15-17將切斷電源。交流電力設施13給各組供電，其容量大得足以使所有的空調機1-12工作。但當交流電源14故障後恢復正常而且所有空調機1-12同時重新啟動時，就會有高達正常工作電流3倍的啟動電流流通。交流電力設施13的容量不足以承受這樣大的啟動電流，在這種情況下，導致整個系統電壓降落。雖然這種電壓降落可通過增大交流電力設施13的容量來消除，但這將增大交流電力設施的規模。
在這種電力設施中，本發明將交流電源故障之後恢復供電時發生的啟動電流進行分配，以避免整個系統的電壓降落而無需要增大交流電力設施的容量。
圖3所示的空調機有一個電動機驅動式壓縮機、一個冷凝器、一個膨脹裝置和一個蒸發器，所有這些都連接在一個環路中形成一個致冷循環，裝設在機殼31中。這個空調機安置在牆中，其背部暴露在空氣中。這樣，空調機通過其背部進氣和排氣，並由一個熱交換器與外部空氣進行熱交換。在圖3中A-A側的空調機部分部分嵌入牆中。伸進室內的對置部分有一個吸氣口32和供氣口33。通過吸氣口32吸入的室內空氣由機內的熱交換器加熱或冷卻，然後從供氣口33吹出。控制器34有一個起動/停止開關、一個溫度設定旋鈕和一個風量設定開關。電源插銷35與圖2所示的斷路器15供電的電力系統相連接，於是，交流電源從交流電力設施13通過斷路器15供電。開關36設定初始化期間啟動延遲時間，它裝設在(前板37摘掉時可以看到的)控制箱38上。
圖4中，電動機驅動式壓縮機41有一個交流電動機單元和一個壓縮機單元。壓縮機41、冷凝器42、膨脹裝置43(毛細管、汽化器閥等)和蒸發器44由一套冷卻管道連接成一個環路。螺漿式通風機45由一個單相感應電動機49驅動，按箭頭所示吹送外部空氣，促進空氣與冷凝器42之間的熱交換(即增強冷凝器42的散熱)。橫向氣流通風機46由單相感應電動機50驅動，按箭頭所示吹送室內空氣，促進室內空氣與蒸發器44之間的熱交換(即用蒸發器44冷卻室內空氣)。電動機49、50可在兩種不同的轉速之間切換。電動熱器47、48裝設在橫向氣流通風機所吹送的室內空氣的通路中，因而它可以加熱送入室內的空氣。
圖5中，當規定的直流電壓施加到端子VSS與VDD之間時，微處理器51按已存儲的程序操作。現在說明微處理器按該程序操作的過程。
編號52-57為電源繼電器。電源繼電器52控制電流施加到電動機50的過程，電源繼電器53切換電動機49、50的轉速。電源繼電器54控制電流施加到電加熱器47的過程，電源繼電器55控制電流施加到電加熱器48的過程，電源繼電器56控制電流施加到壓縮機41的過程，電源繼電器57控制電流施加到電動機49的過程。這些繼電器52-57如圖6所示每個都具有一個常開接點或切換接點。供繼電器52-57使用的驅動器58-63放大來自微處理器51的輸出信號的功率，使它們能夠激勵繼電器52-57。這些驅動器58-63裝設在一個單插件集成電路中。當電加熱器47或48或兩者的溫度高於特定值時，加熱器保護器64切斷接到繼電器54、55的電路，保護電加熱器47、48使它們不致過熱。
連接件64與控制器34中的各開關相連接。微處理器51的端子R0、R1、R3是掃描信號的輸出端子，端子K1、K2、K4、K8是掃描信號的輸入端子。
圖6中示出通過激勵圖5所示的繼電器52-57控制的設備(如電動機、壓縮機、電加熱器)的電路，其中的標註的字符「AC」表示由圖2所示的斷路器15供應的交流電源。當繼電器52得電時，常開接點65閉合。當繼電器57得電時，常開接點66閉合。當繼電器56得電時，常開接點67閉合。同樣，當繼電器54得電時，常開接點68閉合。當繼電器55得電時，常開接點69閉合。繼電器53得電時，切換接點70、71動作。圖6所示的常開接點65-69和切換接點70、71表示圖5的繼電器56-63都釋放時的情況。
通過使圖5的繼電器52-57得電，可以接通電動機49、50、壓縮機41和電加熱器47、48並切換電動機49、50的轉速。
圖6中，編號72-74為電動機49、50和壓縮機41的工作電容器。
圖7示出了與圖5的線A1-A3連接的測熱電路的電路圖。圖7中，熱敏電阻102裝設在能檢測蒸發器44的溫度的位置上，熱敏電阻103安置得檢測有待空調的室內溫度的位置上。電阻器104與熱敏電阻102並聯連接，電阻器105、106與熱敏電阻102串聯連接。電阻器107與熱敏電阻103並聯連接，電阻器108、109與熱敏電阻103串聯連接。電阻器110與111串聯連接，電阻器112、113也串聯連接，分別將已調節的電壓供應到線A3和A2上。線A4和A1上施加對應於熱敏電阻102、103所檢測的溫度的電壓。
微處理器51對通過線A4、A1提取的電壓進行模/數轉換，並把它們作為溫度數據使用。
圖8示出與圖5的接插件64連接的開關單元的電路圖。在圖8中，圖5的連接件65相連接的連接件114與啟動/停止開關115、室溫設定開關116、電動機49、50的轉速設定開關117和熱選擇開關118相連接。
啟動/停止開關115是鎖式開關，每次將其按壓時其接點狀態就會改變，並保持該接觸狀態直到再按壓時為止。室溫設定開關116、轉速設定開關117和熱/冷選擇開關118都是滑接式開關，當其被操作時其接點閉合，產生格雷(Gray)碼信號。這些開關115-118的接點開/閉狀態由掃描操作來判斷，在該掃描操作中，微處理器51從端子R0、R1、R3輸出信號，並檢查這些信號通過哪一個端子(K1、K2、K4或K8)返回。在微處理器51進行掃描時二極體119-126對信號流動的方向起限制作用。
圖9示出圖5的微處理器51執行的主要操作的流程圖。在步驟S1給微處理器供應驅動電源之後，程序轉到步驟S2，使微處理器51仍然處於不受控制的狀態，直到一個復位信號施加到微處理器51的REST端子上時為止。當該復位信號被施加時，程序轉到步驟S3，使微處理器初始化。從步驟S1並開始供電直到復位信號被給出時為止所經歷的時間是通過操縱圖1的開關99-101而設定的。在諸多空調機裝設同一座建築物中的情況下，開始供應復位信號的時間要得以適當地分配。
在復位信號施加後，步驟S3使微處理器51初始化。下個步驟S4檢查開關115是否合上。當發現開關115被合上了時，程序進到步驟S5來啟動空調機。例如，當開關118置於冷卻操作時，微處理器使壓縮機41和電動機49、50得電以進行冷卻。發現開關115被打開，則程序進入步驟S6，停止空調機工作。
圖10示出上述操作的時間圖。在t0時刻啟動交流電源。這表示圖9的步驟S1。接著，在t1時刻或t0時刻之後的T1，復位信號施加到微處理器51上。這表示圖9步驟S2所做的判定。該延時T1如前所述是由開關99-101設定的。爾後，在時刻t2或是t1時刻以後的T2，壓縮機得電。延遲時間T2是微處理器51初始化、在步驟S4進行判定、及在步驟S5開始接通壓縮機所需要的時間。
上述結構的空調機按圖2所示的配電圖安裝時，各空調機的開關99-101都是任意設定的。根據統計學，顯然，按這些開關99-101的設定進行分組，屬於各組的空調機個數會隨著所安裝的空調機總數的增加而變得相等。
因此，若安裝各空調機時開關99-101是任意設定的，則在電源恢復時各空調機的再啟動時間被分散開，以防止啟動電流不致過大和不致因而在電源中產生電壓降落。
有可能，在安裝各空調機時按照一定的規則來設定開關99-101，例如，只合上供一樓的所有空調機使用的開關99和供二樓所有空調機使用的開關100，以使屬於各相應組的空調機個數相等。
例如，在所有的開關99-101關斷的情況下，屬於A組的空調機的個數設定為100，在只有開關99合上情況下屬於B組的空調機的個數設定為100，在只有開關100合上的情況下屬於C組的空調機的個數設定為100，在只有開關101合上情況下屬於D組的空調機的個數設定為100。在上述情況下，當市電電源恢復供電時的電流變化如圖11所示，從該圖中可以看出，最大電流小於Imax。圖11所示的時間包括微處理器的處理時間。假定屬於A-D組的所有空調機在電源故障之前都正在運行。顯然，接通開關99-101中的兩個或以上的開關將使空調機組數增大得大於四。
圖12和圖13是另一個實施例的電路圖。圖12對應於圖1第一實施例，但不含電容器96-98和開關99-101。其它元件都與上一個實施例的類似。因此當電源從故障恢復到正常時輸出復位信號所需要的時間取決於電容器95，亦即約為0.5秒。
圖15對應於圖8的實施例。圖13的電路還包括一個12比特格雷碼輸出開關127和二極體128、129，能使掃描開關127設定的四個掃描狀態0、1、2、3。當復位信號從圖12的電路加到圖5的微處理器51上時，操作過程如圖14的流程圖所示。
步驟S21電源開始供電，程序處於等待階段直到步驟S22復位信號施加到微處理器51上為止。當收到復位信號時，程序轉到步驟S23，使微處理器51初始化，「初始化」包括諸如定時器置零之類的操作。接下去，在步驟S24，程序掃描開關127，以判定開關127置於0、1、2和3中的哪一個狀態。步驟S25-S27是否直接到隨後的步驟S28-S30取決於開關127的狀態。亦即，當步驟S25判定開關127已置於狀態「3」時，步驟S28-S30被執行以設定定時器為5.5秒(即接連執行步驟S28-S30將2、2和1.5秒加在一起)。當發現開關127置於狀態「2」時，定時器被置到3.5秒;當發現開關127置於狀態「1」時，定時器被置到1.5秒;當開關置於「0」狀態時，定時器向左置到0秒。
如此調定定時器之後，啟動定時器。定時器可以是連續遞減到零的硬體定時器。在這種情況下就無需啟動定時器。
在步驟S31，程序處於等待狀態，直到定時器到時為止。當步驟S31判定該定時器的時間已到時，程序就轉到步驟S32、S33和S34。這些步驟S32-S34的操作過程與圖9中所示的步驟S4-S6相同。
操作是按圖14的流程圖進行時，與按圖9流程圖操作的情況一樣，從啟動電源到啟動壓縮機約的0.5秒的時延。因此，當採用圖14的流程圖，且當開關127處於「0」狀態時，從開始供電到真正供電給壓縮機所經歷的時間為0.5秒。當開關狀態為「1」時，時延為0.2秒，當其為「2」時，時延為4.0秒，當其為「3」時，時延為6.0秒。
本實施例的空調機如上一個實施例那樣劃分成A-D組的情況下，屬於各相應組的各空調機在電源出故障後恢復正常時的啟動時間和啟動電流與圖11的完全相同，效果也與上一個實施例的相同。
由於本發明的空調機每個都設有一個時間設定電路，該電路可任意改變「從啟動電源到往控制器內的微處理器上施加復位信號所經歷的」時間，因而可以將電源出故障之後恢復正常時啟動空調機的時延調到任意值。
因此，當大量空調機接入同一個電源時，各空調機定時電路的設定值分布在一個範圍內，從而使各空調機在電源從故障恢復正常時可以自動地一個接一個地啟動，避免諸多空調機的啟動電流不致即刻同時流入電源中，從而不致引起電源中電壓降落。
換句話說，由於這種結構確保各空調機自動錯開啟動，因而對於「每次恢復供電時控制各空調機先後再啟動的控制器」的需求消除了，對於「接順再啟動的控制器與各空調機相連接的信號線」的需求也消除了。
如果在啟動微處理器時來自一個開關的供時間延遲使用的一個轉換信號給予微處理器，類似的效果也能得到。
權利要求
1.空調機的一種控制裝置，該空調機包括一個致冷迴路，該迴路具有一個由交流電源的交流電驅動的壓縮機、一個冷凝器、一個膨脹裝置和一個蒸發器、這四者由適當的致冷物管路按致冷物流動關係連接起來，其特徵在於，該控制設備包括一個操作開關，有選擇地置於起動位置或停止位置中的一個位置上；一個微處理器，由上述電源供應單元供給的直流電驅動，用以在供給復位信號之後執行存儲在其中的一個程序；上述程序根據室溫與設定溫度之間的溫差來控制上述交流電從上述交流電源至上述壓縮機的供應；一個供電電路，用以將上述交流電源供來的交流電轉換直流電；一個復位電路，用以在直流電壓高於預定電壓之後經過一個預定時間將上述復位信號輸出到上述微處理器；和一個時間設定電路，用以有選擇地改變上述復位電路的上述預定時間。
2.根據權利要求1所述的控制裝置，其特徵在於，多個空調機連接到上述交流電源上，上述這些空調機按所述預定時間分成多個組，使得一個組的上述空調機在上述預定時間內完全相同，而另一組的上述空調機與所述一組中的預定組不同。
3.空調機的一種控制裝置，該空調機包括一個致冷迴路，該致冷迴路有一個交流電源驅動的壓縮機、一個冷凝器、一個膨脹裝置和一個蒸發器，四者由適當的致冷物管路按致冷凍物流動關係連接起來，其特徵在於，所述控制設備包括一個操作開關，有選擇地置於啟動位置和停止位置中的一個位置上;一個微處理器，由上述供電電路供來的直流驅動，用以在供給復位信號之後執行存儲在其中的一個程序;上述程序根據室溫與設定溫度之間的溫差來控制上述交流電從所述交流電源至所述壓縮機的供應;一個供電電路，用以將上述交流電源供來的交流電轉換成直流電;一個復位電路，用以在直流電壓高於一預定電壓時將上述復位信號輸出到上述微處理器;一個時間設定開關，用以設定延遲時間;和控制裝置，用以在上述微處理器收到上述復位信號時在經歷上述延遲時間之後執行上述程序。
全文摘要
本發明的致冷機控制器可以避免供給多個空調機的電源在故障後又恢復正常時同時再啟動多個空調機而引起的電源電壓降。給微處理器施加復位信號的時間由時間設定電路任意設定。從產生復位信號到啟動壓縮機所經過的時間是個任意值是由一個時間設定開關設定的。微處理器根據這個開關的設定值進行控制，改變啟動空調機的延遲時間。電源在故障之後恢復供電時，可以避免空調機同時再啟動，從而避免電源中出現電壓降落。
文檔編號H02H11/00GK1063932SQ9210072
公開日1992年8月26日 申請日期1992年2月1日 優先權日1991年2月6日
發明者土山裕司 申請人:三洋電機株式會社