空调机的控制装置的制作方法

专利名称：空调机的控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及空调机的控制装置。
近年来，办公室、家庭或交通工具等普遍使用了调整室内温度、湿度和换气，使环境舒适的空调机。以家庭用的空调机即所谓空调为例，设置了检测室外和室内气温，控制吹出空气的风温和风量，使室温尽快达到所需温度;控制运转能力，使之得到符合用户要求的致冷/采暖功能;调整冷、热风的吹出方向;或者在必要时立即吹出冷热风等种种机能，根据用户的要求，开发出具有各种不同功能的机种。
空调机的控制通常采用微机来实现，对应不同的机种，制造预先设定了有关各自机种的机能、能力或特性的数据(以下称为固有数据)的专用微机(例如特开平3-91664号)。但是，随着用户需求的多样化，机种也变得越来越多，即使以家用空调为例，目前情况是销售的机种已多达数十种，要为每个机种制造适应不同机种和能力的专用微机，这对设计和制造都不利，也是造成成本上升的原因。
鉴于以上情况，本发明的目的在于使不同空调机机种的特性数据易于设定和变更，使微机基板能够通用化，以降低成本。
本发明的特点是，在具有用致冷介质管道连接压缩机、室外侧热交换器，减压装置、室内侧热交换器而成的冷冻循环，和控制压缩机、送风机等机器向被调节的室内提供经室内侧热交换器调温过的空气而构成的空调机的控制上述机器的控制装置上，该空调机被分离成至少具有压缩机和室外侧热交换器的室外装置和至少具有室内侧热交换器的室内装置两大部分。在室外装置上备有存贮控制压缩机等装在室外装置上之机器动作所用程序的主ROM、存贮各种数据的RAM、执行程序的CPU装在室外装置侧微机的同一芯片上并备有储存压缩机能力、室外侧热交换器容量等室外装置固有数据的室外装置侧辅助ROM，室外装置侧微机根据各种数据和固有数据控制机器的动作;室内装置贮存有控制送风机等室内装置上所装机器动作的程序主ROM、存贮有与操作相应而设定的数据和各种数据的RAM，执行程序的CPU装在室内装置侧微机的同一芯片上和贮存室内侧热交换器容量，送风机风量可变幅度等室内装置固有数据的室内装置侧辅助ROM，室内装置侧的微机根据各种数据及固有数据控制机器的动作，室外装置侧的微机和室内装置侧的微机通过信号线连接，可相互发送和接收数据，这两个装置发送和接收数据与控制信号是空调机进行运转的特征。
若用这样的控制装置，使用储存表示空调机所具有的机能和所装压缩机送风机等能力的固有数据的辅助ROM，就能相应地控制空调机具有的机能，压缩机和送风机的能力。
也就是说，即使空调机的机能和所装的压缩机、送风机等的容量不同，只要更换辅助ROM，就能使用同样的控制装置。
下面结合


本发明的实施例。附图中图1是说明本发明空调机的控制回路的接线方框图;
图2是表示该空调机的室内装置和室外装置的控制回路的电气接线状态图;
图3是图1所示控制回路一部分的实体接线图;
图4是图1所示控制回收剩余部分的实体接线图;
图5是表示从本发明用的辅助ROM中读出固有数据的时间的定时图。
图6是表示图3所示微处理器主要操作的流程图;
图7是图1所示控制回路一部分的实体接线图;
图8是图1所示控制回路一部分的实体接线图;
诸图中标号表示1室内装置2室外装置11整流电路12马达电源电路13控制用电源电路14，41微机20室温传感器21热交换器温度传感器22湿度传感器30，50辅助ROM35倍压电路38马达驱动电路39串行回路40电流检出电路如图2所示该空调机是由配置在室内的装置(下称“室内装置”)1和配置在室外的装置(下称“室外装置”)2组成，两个装置1和2通过电源线100和信号线200联结。
另外，在室内装置1上装有室内侧热交换器1a，在室外装置2上装有室外侧热交换器2a，压缩机2b，减压装置(电动膨胀阀)2c和四通阀2d，这些构成要素通过致冷介质管道300连接起来，构成冷冻循环。
图1表示本发明的空调机的控制回路，图中央画了点划线，其左侧回路部分是设于室内装置1内的控制回路，其右侧回路部分是设于室外装置2内的控制回路，用图2所示的电源线100和通信线200连接。
另外，在室内装置1的控制回路内设置3对由插头10提供的对交流100V进行整流的整流回路11、能根据微机14发出的信号相应地在10～36范围内改变加在往室内送冷、热、温风的直流风机马达(无刷马达)(M1)16上的直流电压的马达用电源回路12、产生用于微机14的5直流电的控制用电源回路13、根据直流风机马达的回转位置信息响应微机14来的信号，控制直流风机马达16的定子线圈定时通电的马达驱动回路15、设置了室内装置1的操作面板上的ON/OFF开关、试运转开关等的开关基板17、接收无线遥控器60发出的遥控操作信号(ON/OFF信号，致冷/采暖切换信号，室温设定值信号)的信号接收器18a、显示空调机运转状态的显示板18同时设置有移动挡板改变冷暖风吹出方向的挡板马达(M2)19。
另外，设置了检测室温的室温传感器20、检测室内侧热交换器1a之温度的热交换器温度传感器21和检测室内湿度的湿度传感器22，这些传感器的检测值经A/D转换由微机14读取。另一方面，由微机14向室外装置2发出的控制信号，经串行回路23和端子板T3传送。再则，由微机14发出的信号经驱动器24控制三端双向可控硅开关26和加热器继电器27，以此在除湿时对用于再加热的加热器25的通电进行相位控制。
30是存贮空调机的机种和诸特性决定的“固有数据”的附加ROM，在这个附加ROM30(辅助ROM)内存贮的固有数据如下。
(1)室内装置与室外装置的区别(2)开发年度(3)开发的变更履历(4)大型与小型的区别(5)制造的连续序号(6)对应的遥控器类别(7)致冷专用或致冷/采暖的区别(8)有无加热、有无湿度传感器
(9)单台装置的能力(10)有无遥控器地址(マドレス)(11)采暖及致冷的额定周波数(12)采暖最高周波数(如105-180赫兹)(13)挡板的角度位置(14)致冷时和采暖时挡板的摆动范围(15)风机马达的最大电压控制转数(16)数据检查码在电源刚接通和刚停止运转时从这个存贮固有数据的附加ROM30读入固有数据。接通电源时从这个附加ROM30上读入固有数据结束之前，不从无线遥控器60输入指令、检测后述运转、试运转开关的状态。
下面说明室外装置2的控制回路。
室外装置2中设有分别与室内装置1的端子板T1，T2，T3用线相接的端子板T1′，T2′，T3′。31是并联在T1′和T2′上的变阻器，32是噪声滤波器，34是阻抗器，35是倍压回路，36是噪声滤波器，37是对倍压回路35产生的倍压进行滤波用的滤波回路，由100V交流获得约280V的直流电压。
39是为把从端子板T3′输入的来自室内装置1的控制信号传送给微机41而进行信号转换用的串行回路，40是把用变流器(CT)33检出的供给室外装置2的负荷的电流滤波成直流电压后供给微机41的电流检出回路，41是微机，42是产生微机41是电源电压的开关电源回路。38是根据微机41来的控制信号对送入压缩机43的电力进行脉宽调制(PWM)控制的马达控制回路，6个功率三极管接成三相桥路，构成所谓逆变器。43是驱动冷冻循环的压缩机马达，44是检测压缩机出口侧致冷介质温度的出口侧温度传感器，45是三速调速的风机马达，向室外侧热交换器2a送风。46和47是为切换冷冻循环中致冷介质流通用的四通阀和电磁阀。
另外，在室外装置2上有为检测吸气口附近的室外气温而设置的室外空气传感器48，还有为检测室外侧热交换器2a的温度而设置的热交换器温度传感器49，这些传感器48，49的检测值经A/D转换由微机41读取。
50是与室内装置1中的附加ROM30具有同样功能的附加ROM，它与对附加ROM30作的说明一样，存贮室外装置21的固有数据。
此外，在室内装置1和室外装置2的控制回路中画的符号F表示保险丝。
另外，微机(控制元件)4在内部是把预先存贮了程序的ROM，存贮参数的RAM和执行程序的CPU装在同一个芯片上(INTEL公司制的U879JP)。
图3和图4是以图2所示空调机电气回路中室内装置1的控制回路的微机14为中心的实际接线图。图3是微机14左侧的接线，图4是微机右侧的接线，图3和图4合在一起，就是实际接线图的全体。图中与图1相同的构成部分标以相同的数字。
参见图3，微机14从端口P1向室外装置2输送的控制数据，经过缓冲器101送至串行回路23。串行回路23把控制数据输出至联接室内装置1和室外装置2的信号线200。当从室外装置2接收控制数据时，微机14经过通信线200，串行回路23、缓冲器102，从端口P2输入。串行回路23用光电耦合器在通信线200和缓冲器101，102之间进行控制数据的输入。
输出口P3-P6输出挡板马达19的驱动信号。用步进马达作为这个挡板马达19，由输出口P3～P6输出的信号可通过控制挡板马达19线圈的通电来改变挡板马达19的回转角度。另外，从端口P3～P6输出的信号在挡板马达19线圈通电之前用缓冲器19a进行功率放大。
输出口P11输出三端双向可控硅开关26的导通信号，输出口P17输出控制加热器继电器通电的信号，输出口P18输出使蜂鸣器鸣响的信号。这些信号均经缓冲器19a进行功率放大。
输出口P19输出加在风机马达16的直流电压信号。这个直流电压信号由脉冲幅度占空比变化的脉冲序列组成。这个脉冲序列由变换回路104变换成直流电压。该直流电压送至马达电源回路12。马达电源回路12向马达驱动回路15供给与该直流电压相对应电压的直流电。因此，若改变从端口P19输出的脉冲序列的占空比，则可改变供给马达驱动回路15的电压。另外，由于后述用直流无刷马达作为风机马达16，如果改变供给马达驱动回路15的电压，则可改变风机马达16的转数。
另外，变换回路104主要由三极管、电阻和滤波用的电容组成。
输入口P21输入为控制风机马达(三相无刷马达)16的通电定时所用的信号。该信号是流过三相无刷马达各定子线圈的电流处于中性点极性变化时得到的信号，马达转一周得6个波。产生这个信号的回路组装在马达驱动回路15(三洋电机制的厚膜电路ICKA160)中。另外，在这个马达驱动回路15中，装了由6个功率三极管接成三相桥的逆度器回路和对这些功率三极管进行高速开关用的开关回路(主要是缩短功率三极管基极-发射极之间积蓄电荷的放电时间的回路)。
因此，若该功率三极管依次按预定的开关顺序，配合马达的(ロ-タ)回转角进行开关，就能使风机马达16旋转。根据这个开关组合，功率三极管各自的开关信号由微机14的输出口P22～P27输出。微机14对由端口P21输入的信号(信号与信号之间的时间)进行预先设定的演算而判断出(ロ-タ)的回转角之后，该回转角配合开关的信号由端口P22～P27向马达驱动回路15输出。
下面参照图4，微机的端口P51输出室温传感器20的输出，端口P50输出热交换器温度传感器21的输出，端口P49输出温度检测传感器105(Cds)的输出，端口P48输出湿度传感器22的输出。这些输出在端口P51，P50，P49，P48经(A/D)转换后，作为数据存入微机14内的RAM。开关基板17上设有全停止、运转、试运转、故障诊断等接点C1～C4。通过手动操作可使拨动子17a左右拨动。接点C1～C4的电位由电阻106-108和5V电压一起给出四个阶梯的各不相同的电位。因此，对输入口P47(A/D转换输入口)的电位进行判断即可判知哪个接点接上了。故障诊断开关108接在微机14的端口P45上。用接收器18a接收的遥控制作信号由微机14的端口P42输入，端口P36～P41输出使显示板上显示运输、自动致冷，自动采暖、除湿的发光二极管18b点亮的信号。
微机14的端口P34，P35和P44接辅助ROM30，微机14根据需要读出该ROM30所存的上述固有数据。
读出固有数据时，微机14如图5所示，用从端口P34输出的信号使辅助ROM30复位后，从端口P35输出时钟信号，对应时钟信号从端口P44输入数据，存入内部的RAM。辅助ROM30可采用一次性编程顺序读出的只读存贮器(OTPROM)，例如富士通制的MB85419。
图6是表示微机14主要动作的流程图。
在该图中，步骤S1是从插头10插入插座开始供电起，首先在步骤S2中对微机14进行初始化。然后，在步骤S3中读出存于辅助ROM30中的数据，存入微机14内部RAM中。这一步骤如前所述，在向辅助ROM30发了复位信号之后，每个规定周期输出一个脉冲，并从端口P44读入与该脉冲输出的相应数据，顺序地存入RAM中。
接着进入步骤S4，输入传感器20～22和105的检测值，将该数据存入RAM中。同样地从叠加在端口P47上的电压判断开关17a中哪一个端子接通了，把表示接通的端子数据存入RAM中。另外，在输入遥控器60来信号(运转信息)时，接收的信号加在端口P42上，中断程序，把接收到的一连串运转信息分割成各个相应数据，存入RAM中。
在步骤S5，步骤S6判断空调机是否正在运转，判定是从运转变为停止，判断是否停止，若在运转中，则进入步骤S7，根据RAM中所存数据进行运转。例如，当开关17a处于运转(C2)端子上，进行采暖运行时，首先使显示采暖的灯点亮，根据室温和设定温度控制压缩机的运转(例如，往室外装置送出设定压缩机的运转能力的数据)。
室外装置2的控制回路的微机41大体相同，故说明从略。
这样构成的空调机，例如对应A机种的遥控器型号为“VR”，具有致冷/采暖机能、无电热器(电机)和湿度传感器，装置容量为2500大卡……，与B机种对应的遥控器型号为“VS”(VS比VR能发出更多功能的运转信息，能执行更多的空调机机能)、有致冷/采暖功能、有电热器和湿度传感器、装置容量为2800大卡……。同样地C机种，D机种……。
这些机种的差别主要是具有的机能数、装置容量为2000大卡，2500大卡、2800大卡、3200大卡等。同此，机种数只是它们的排列组合，但选择有效的机能，符合室内装置的能力(若改变室外装置所要求的压缩机运转能力，则用单一的控制装置可控制多个机种。就是说，若本发明的控制装置根据各机种设定存入辅助ROM中的固有数据，则能进行与各机种相对应的控制。
图7和图8是以图2所示的空调机的电气回路中室外装置2的控制回路的微机201为中心的具体接线圈。图7所示是微机201左侧的接线，图8所示是微机201右侧的接线，图7和图8合在一起，就成了实体接线图的全体。图中与图1相同的构成部分标有相同的数字。
参照图7，微机201从端口P1输出送往室内装置1的控制数据，送至串行回路39。串行回路39通过信号线200向室内装置发送信号。串行回路39在从室内装置1接收控制数据时，通过信号线200、接收信号。
端口P4是载波的输出端子，向微机201的程序失控检知回路202输出载波。载波是基于脉宽调制(PWM)理论，为用于生成驱动压缩机43的假正弦波而产生开关信号的，若能正常地生成开关信号，则有输出。另外，这个开关信号从端口P6～P11输出。
程序失控检知回路202一旦在一定时间以上不供给载波时，微机202的端口P5输出信号，与此同时切断光电耦合器203～208的电源供应。
接触器209，210向马达驱动回路38提供开关信号和驱动用的电力。马达驱动回路发生异常时(温度异常、电流异常等)把向光电耦合器输出的信号，送至微机201的端口P5。
212是缓冲器回路，从微机201输出的开关信号被功率放大，输出至光电耦合器203～208。
开关电源回路42产生用于驱动马达驱动回路38的开关元件的电源，-12V及-5V电压。
参见图8，213是连接变流器(CT)33用的接线端子。电流检测回路40上变流器(CT)33检测出的交流电流转换成直流电压后输出至微机201的端口P17(模拟输入口)。
214～216分别是连接出口温度传感器44，室外气温传感器、热交换器温度传感器49的接线端，它们各自的检测值变换成直流电压后输出至微机201的端口P14～P16(模拟输入口)。
端口P19～P22是机器控制信号的输出端，各自的控制信号经三极管217～220输出至图7所示的RV，SV，R1，R2和R3。在图7中221是三端双向可控硅开关，控制接在接线端222上的四通阀46的通、断电。
223是三端双向可控硅开关，控制接在接线端224上的电磁阀47的通、断电。225是有切换片231的辅助继电器，226是有切换片230的辅助继电器，227是有开关片229的辅助继电器，控制这些辅助继电器225～227，就可以使风机马达在三个速度之间切换。
辅助ROM50接在微机201的端口P27～P29上，微机201根据需要从这个辅助ROM中相应地读出固有数据。
在上述实施例中，准备了一些存贮有各机种固有数据的辅助ROM，只要根据装有控制装置的空调机的机种，装上适当的辅助ROM即可。另外，在上述实施例中，辅助ROM采用可一次性编程的顺序只读存贮器(OTPROM)，但并不限于此，辅助ROM也可以采用E2PROM(电可擦可编程只读存贮器)。这时E2PROM和OTPROM一样使用，但E2PROM也可以预先装在控制装置上，然后再将固有的数据写入E2PROM。另外，也可以采用备用电源，用RAM代替辅助ROM。
本发明在空调机的控制回路上装入存有各机种固有特性和机能的相应固有数据的存贮器件，因此就可以将控制回路的其他部分做成与其他机种通用的基板，这不仅对降低成本有利，而且只要更换存有固有数据的存贮器件，或者改写固有数据，就可以轻易地改变空调机的特性和机能。
权利要求
1.空调机的控制装置其特征在于在具有用致冷介质管道连接压缩机、室外侧热交换器、减压装置、室内侧热交换器的冷冻循环，和控制压缩机、送风机等机器，向被调节的室内供应经室内侧热交换器调温过的空气而构成的空调机的控制上述机器的控制装置上，该空调机分成至少具有压缩机和室外侧热交换器的室外装置和至少具有室内侧热交换器的室内装置，在室外装置内有装在同一芯片的存贮着控制压缩机等装在室外装置中的机器动作用程序的主ROM、存贮各种数据的RAM和执行程序的CPU的室外装置侧微机，和存贮压缩机能力、室外侧热交换器容量等室外装置固有数据的室外装置侧辅助ROM，室外装置侧的微机根据各种数据和固有数据控制机器的动作，室内装置备有装在同一芯片上的存贮有控制送风机等室内装置内所装机器动作用程序的主ROM、存贮与操作相适应的设定数据和各种数据的RAM、执行程序的CPU的室内装置侧微机和存贮室内侧热交换器容量、送风机的风量可变范围等室内装置固有数据的室内装置侧辅助ROM，室内装置侧的微机根据设定的数据、各种数据和固有数据控制机器的动作，室外装置侧微机与室内装置侧的微机用信号线连接，可以相互发送和接收数据，这两个微机发送和接收数据和控制信号，从而控制空调机的运行。
全文摘要
在由室内装置和室外装置构成的分体型空调机上，各装置中配备有装在同一芯片，为控制装置中所装的用于控制机器运行的程序的ROM、存贮各种数据的RAM、执行程序用的CPU的微机、装备有贮存有关各装置的机器动作的数据和固有数据的辅助ROM。微机根据各种数据和固有数据控制空调机的运行。改变辅助ROM中所存的内容就能轻易地改变空调机的特性和功能。
文档编号F24F11/00GK1073759SQ9211495
公开日1993年6月30日 申请日期1992年12月16日 优先权日1991年12月19日
发明者中江继雄, 礒部知典, 石原学 申请人:三洋电机株式会社