JPS5924764B2 - 電子サ−モスタツト - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、被制御対象、例えば部屋などの温度を或る
望ましいレベルに保持するための冷暖房器機に制御信号
を与えるためのサーモスタツトであり１より詳細に言え
ば、正確かな、電子的に動作するサーモスタツトに関す
るものである。

サーモスタツトは被制御対象の温度を或る希望するレベ
ルに保持するために使用される。例えば、一般的なホー
ムサーモスタツトは部屋に配置され、そしてヒータや冷
房機の動作を制御して部屋の温度を或る望ましいレベル
に保持する作用を行なう。通常、サーモスタツトは、周
囲温度が変化したときに変形するバイメタル片と、これ
に取付けられた水銀スイツチとで構成されている。そし
て周囲温度が望ましいレベルから数度Ｆ（２〜３℃）変
化すると、パイメタル片が変形してこれに取付けられて
いる水銀スイツチの水銀が移動して接点間を橋絡する。
これによりその後、バイメタル片が接点間を橋絡してい
る水銀を離れさせるまでサーモスタツトは冷暖房器機を
動作させる。この型式のサーモスタツトは、家庭や工場
で広く使用されてきたが、以下に述べるようないくつか
の欠点を持つている。すなわち、上述のような電気一機
械的サーモスタツトの心臓部は水銀スイツチであるから
、特別に方位測定をして取付けなければ、死点や制御誤
差が生じる。

そのため、このような形式のサーモースタツトには、制
御誤差が生じないように設置するための測鉛が設けられ
ている。これは、時間の浪費とコストの上昇をもたらす
。また、このような従前例のサーモスタツトの一番の問
題点は、バイメタル片の単位温度当Ｄの変形量が温度に
よつて異なることである。

このため、このようなサーモスタツトにその動作範囲全
体にわたつて均一な精度を持たせることは困難である。
さらに、サーモスタツトの基準設定温度を頻繁に変更し
ていると、ついには設定した温度と実際に．制御される
温度とにズレが生じ、以後ずつとこれが残る。また、こ
のようなサーモスタツトは電気−機械的な装置であるか
ら、たとえば回路が開く時に接点間にアークが生じたｂ
１また正常に動作させるためには装置を再調整しなけれ
ばならない．等の欠点を持つている。この発明の目的は
、上述の欠点を解消した、電子的に作動するサーモスタ
ツトを提供することである。

他の目的は、動作範囲全体にわたつて均一で高・い精度
を持つた電子サーモスタツトを提供することである。

この発明は、いかなる方向にも取付けることが可能で、
かつ取付方法に関係なく、その精度が保証される新規な
構造を有した電子サーモスタツトである。

すなわち、この発明に基づいて構成されるサーモスタツ
ト、もしくは温度制御装置は、被制御対象と熱的関係を
持つていて、被制御対象の温度を表わすところの２進化
１０進法形式の電圧レベルパターン信号で形成された温
度信号を発生するデイジタル温度信号発生手段と、被制
御対象の望ましい温度を表わすところの２進化１０進法
形式の電圧レベルパターン信号で形成された基準温度信
号を発生するデイジタル基準温度信号発生手段と、該デ
イジタル温度信号発生手段からの２進化１０進法形式の
電圧レベルパターン信号で形成された温度信号と、該デ
イジタル基準温度信号発生手段からの２進化１０進法形
式の電圧レベルパターン信号で形成された基準温度信号
との電圧レベルパターンが等しくないときに生じる２種
類の差異の一方の差異にのみ応答して冷暖房器機を動作
させるための信号を発生するデイジタル比較手段とから
構成されている。

もし、バイメタル片を使用した従来のサーモスタツトに
｝いて故障が生じたならば、冷暖房器機は連続的に作動
しどうしになる。

そして、このような事態が家人が不在の時に生じ、かつ
サーモスタツトが炉を制御していたならば、家財に取返
しのつかない損害を受けるであろう。このようなことの
ないようにするため、本発明の電子サーモスタツトは、
極端な温度を検出して警報信号を発生させるための過熱
過冷検出用比較器もしくは警報用検出器を前記デイジタ
ル温度信号発生手段に設けることができる。

この発明のその他の特徴は、以下に図面に基づいて行な
う説明により明らかになるであろう。

この発明に基づく電子サーモスタツトは第１図において
参照番号１０として示されており１冷暖房器機の制御に
適用される場合のものである。この発明の電子サーモス
タツトは、本質的にはデイジタル的に動作する装置であ
つて、２進化１０進法形式の信号で被制御対象の温度信
号を発生する温度信号発生部１２と、２進化１０進法形
式の信号で基準温度もしくは望ましい温度レベルの信号
を発生する基準温度信号発生部１４と、温度信号発生部
と基準温度信号発生部とからの２進化１０進法形式の信
号を比較して、これら両者の２進化１０進法形式の信号
が等しくない時に冷暖房器機を動作させる信号を発生す
るための比較部１６とから構成されている。そして、こ
の電子サーモスタツトは、これに接続される冷暖房器機
に被制御対象の温度が基準温度もしくは望ましい温度レ
ベルになるまで被制御対象を加熱させるか、もしくは冷
却させるための信号を出す。もう少し詳細に言うと、温
度信号発生部１２は、監視すべき物体の温度の変動に比
例して周波数が変化する温度一周波数変換器１８を有し
ている。

そして、この温度一周波数変換器１８は、被制御対象と
熱的に関係しているサーミスタ２０を持つている。すな
わち、例えば部屋の温度を望ましいレベルに保持する場
合には、そのサーミスタ２０は部屋の中に配設されるこ
とになる。温度一周波数変換器１８の出力端はリード線
２２で１０の位を計数する１０進カウンタ２４の入力端
に接続されており１そしてこの１０進カウンタ２４の出
力端はリード線２６で１の位を計数するカウンタ２８に
接続されている。１０進カウンタ２４および１０進カウ
ンタ２８はともに普通のカウンタであ択これらは温度一
周波数変換器１８の周波数を計数し、その合計を１０進
カウンタ２４の出力線３０Ａ−３０Ｄおよび１０進カウ
ンタ２８の出力線３２Ａ−３２Ｄに２進化符号信号であ
る２進化１０進法形式の電圧レベルパターンで形成され
た信号（すなわちデイジタル回路においては周である「
０」、「１」レベルの電圧列で表わされる信号）を出力
する。

これらの２個のカウンタ２４，２８は後述するような通
常のクロツク発振器３４によつて制御されている。すな
わち、クロツク発振器３４の出力端はリード線３６，３
８で１０進カウンタ２４，２８に接続されており１クロ
ツク発振器３４のパルスがリード線３６に出力されてい
る（以下、リード線３６に出力されるパルスをセツトパ
ルスと言う）間はカウンタ２４，２８は計数を行なうが
、リード線３８にパルスが出力されるとカウンタ２４，
２８はりセツトされてその内容が零になる。例えば、温
度がＯ′Ｐ（−１７．７８℃）のときに温度周波数変換
器１８が５０００Ｈｚを発振し、かつ温度が１′Ｆ（０
．５６℃）変動すると周波数が１０Ｈｚだけ変化するよ
うに構成すると、室温が７５１＝′（２３．８９℃）の
ときには、温度一周波数変換器１８は５７５０Ｈｚの周
波数を発振する。後述するがセツトパルスの時間幅が０
．１秒なので、カウンタ２４，２８は１／１０演算器と
して機能するという作用効果がある。このことによつて
カウンタ２４，２８は１０Ｈｚを１単位として温度一周
波数変換器１８からの周波数を計数、しかもカウンタ２
４，２８は１０進カウンタであるから、温度一周波数変
換器の周波数の１０と１００の位だけを計数することに
なる。すなわち、カウンタ２８は温度一周波数変換器１
８の周波数の１０の位を、またカウンタ２４は１００の
位を計数することになる。そして、上述したように温度
が１′Ｆ（０．５６℃）だけ変動すると温度一周波数変
換器１８の周波数が１０Ｈｚだけ変化するので、カウン
タ２８の内容は室温の１の位を、またカウンタ２４の内
容は室温の１０の位を示すことになる。したがつて、リ
ード線３０Ａ−３０Ｄの信号は室温の１０の位の数を２
進化１０進法形式で、またリード線３２Ａ−３２Ｄの信
号は室温の１の位の数を２進化１０進法形式で表わして
いることになる。先に述べたクロツク発振器３４は、リ
ード線４２で商用６０Ｈｚ電源（図示せず）の６０Ｈｚ
信号を受ける矩形波発振器４０と、カウンタ４４，４６
とから構成されている。

矩形波発振器４０に接続されているカウンタ４４は、６
個のパルスが入力されるごとに時間幅が０．１秒のパル
ス（以下、時間幅が０．１秒であるパルスを０．１秒パ
ルスと言う）を１個だけ出力するものである。すなわち
、矩形波発振器４０の出力である６０Ｈｚの矩形波信号
を６分周する作用を行なうものである。カウンター４４
の出力側に接続されているカウンタ４６は、カウンタ４
４の出力である０．１秒パルスの前縁に応答して０．１
秒パルスをり一下線３６，３８，４８に出力する。そし
て、このカウンタ４６は、入力端に最初の２個のパルス
が入力されるとりード線３６にカウンタ２４，２８を動
作させるための１個の０．１秒パルス（以下これをセツ
トパルスという）を出力し、次のパルスが入力されると
リード線４８に１個の０．１秒パルス（以下これをラツ
チパルスと言う）を出力し、またその次のパルスが入力
されるとリード線３８に１個の０．１秒パルス（りセツ
トパルス）を出力するように動作する。この動作は商用
６０Ｈｚ電源からの６０Ｈｚ信号の制御のもとに周期的
に繰返し行なわれるので、セツトパルス、ラツチパルス
、りセツトパルスが循環的に作られる。ラツチパルスは
リード線４８で表示装置５０，５２に入力される。

そして表示装置５０はリード線３２Ａ−３２Ｄに、また
表示装置５２はリード線３０Ａ−３０Ｄに接続されてい
る。これらの表示装置は通常のものであつて、リード線
３０Ａ一３０Ｄおよび３２Ａ−３２Ｄに出力されて来た
２進化１０進法形式の電圧レベルパターン信号を１０進
数に変換して表示するための装置である。すなわち、カ
ウンタ２４，２８によつて２進化１０進法形式の電圧レ
ベルパターン信号に変換された温度一周波数変換器１８
の周波数を１０進数に変換して可視的に表示するための
ものであつて室温の１０の位は表示装置５２に、１の位
は表示装置５０に１０進数で示される。そして、この表
示はリード線４８に与えられるラツチパルスによつて次
々と現在の温度を示すように更新され、そしてその表示
された内容はクロツク発振器３４の１周期の間中ホール
ドされている。そしてこの２個の表示装置５０，５２は
、温度表示を読み取り易くするために実際には並設され
ることになる。基準温度信号発生部１４は、１０進数を
２進化１０進形式の電圧レベルパターン信号に変換して
出力する２個の基準温度設定装置５４，６２で構成され
ている。これらの基準温度設定装置５４，６２は各々設
定ダイヤル５６，６４と、１０進数で表示される表示部
５８，６６とを有していて、設定ダイヤル５６，６４を
回すと各々の表示部５８，６６の表示内容が変更される
。そして基準温度設定装置５４は表示部５８に表示され
ている１０進数を２進化１０進法形式の電圧レベルパタ
ーン信号に変換してリード線６０Ａ−６０Ｄに出力し、
基準温度設定装置６２は表示部６６に表示されている１
０進数を２進化１０進法形式の電圧レベルパターン信号
に変換してリード線６８Ａ−６８Ｄに出力する。基準温
度設定装置５４，６２は並設されており１基準温度設定
装置６２で望ましい室温の１０の位を設定レ基準温度設
定装置５４で望ましい室温の１の位を設定する。

比較部１６は、テキサスインスツルメントＩｎｃ．が製
造販売しているモデル７４８５型のような普通の比較器
７０，７２で構成されている。

そして、これらの比較器７０，７２はそれぞれの入力端
子に入力される２つの２進化信号の大きさを比較して、
それに応じた出力を出すものである。更に詳細に説明す
ると、比較器７０の一方の入力端部はリード線３２Ａ−
３２Ｄに接続され、他方の入力端部はリード線６０Ａ−
６０Ｄに接続されて訃Ｄ１そして参照番号７４，７６，
７８で示される３個の出力端子を持つている。

そして、比較器７０は、リード線３２Ａ−３２Ｄで入力
される室温の１の位が２進化１０進法形式で変換されて
いる信号と、リード線６０Ａ−６０Ｄで入力される望ま
しい室温の１の位が２進化１０進法形式に変換されてい
る信号とを比較し、室温（以下Ａ温度と言う）の１の位
が設定された望ましい室温（以下Ｒ温度と言う）の１の
位より大きければ出力端子７４（Ａ＞Ｒ端子）に論理値
「１」信号を、それ以外のときには「Ｏ」を出力し、Ａ
温度の１の位がＲ温度の１の位と等しければ出力端子７
６（Ａ＝Ｒ端子）に論理値「１」信号を、それ以外のと
きには「０」を出力し、Ａ温度の１の位がＲ温度の１の
位よりも小さければ出力端子７８（ＡくＲ端子）に論理
値「１」信号を、それ以外のときには「０」を出力する
ように動作する。同様に、比較器７２は温度の１０の位
を比較する。

すなわち、比較器７２の一方の入力端部はリード線３０
Ａ−３０Ｄに接続され、他方の入力端部はリード線６８
Ａ−６８Ｄに接続されている。Ａ温度の１０の位がＲ温
度の１０の位より大きければ出力端子８０（Ａ＞Ｒ端子
）に論理値「１」信号を、それ以外のときには「Ｏ］を
出力Ｌ−Ａ温度の１０の位がＲ温度の１０の位と等しけ
れば出力端子８２（Ａ＝Ｒ端子）に論理値「１」信号を
、それ以外のときには「０」を出力し、Ａ温度の１０の
位がＲ温度の１０の位より小さければ出力端子８４（Ａ
＜Ｒ端子）に論理値「１］信号を、それ以外のときには
［０］を出力するように動作する。比較器７０，７２の
出力端には動定形態反転装置が接続されている。

この動作形態反転装置はＡ温度とＲ温度が等しくない場
合にサーモスタツト１０で制御される冷暖房器機を正し
く動作させるようにするための装置である。すなわち、
Ａ温度がＲ温度より低い場合には暖房機の方を動作させ
、他方Ａ温度がＲ温度より高い場合には冷房機の方を動
作させるための装置である。この動作形態反転装置は次
のように構成されている。

すなわち、比較器７２の出力端子の８０と８４には２極
双投スイツチ８６の端子８６Ａ−８６Ｂが接続されてい
る。そして、端子８６Ａと端子８６Ｄとが、また端子８
６Ｂと端子８６Ｃとがたすき掛けに接続されて訃Ｄ１そ
して端子８６Ｅと８６Ｆとはそれぞれスイツチ歯８６Ｇ
と８６Ｈとに接続されていて、スイツチ歯８６Ｇとスイ
ツチ歯８６Ｈとは一体的に端子８６Ａ，８６Ｂ側か、端
子８６Ｃ，８６Ｄ側かに投入される。インバータ増幅器
９０の入力端はリード線８８でスイツチ８６の端子８６
Ｅと接続され、出力端はＮＡＮＤゲートＮ１の一方の入
力端に接続されている。

ＮＡＮＤゲートＮ１の他方の入力端は単極双投スイツチ
９４のスイツチ歯９４Ａとリード線９２で接続されてい
る。この単極双投スイツチ９４の端子９４Ｂは比較器７
０の出力端子７８と接続され、また端子９４Ｃは比較器
７０の出力端子７４と接続されている。スイツチ８６と
スイツチ９４とは点線９６で示すように連動されており
１したがつてスイツチ８６のスイツチ歯８６Ｇ，８６Ｈ
を端子８６Ｃ，８６Ｄ側に投入すると、スイツチ９４の
スイツチ歯９４Ａは端子９４Ｃ側に接線されることにな
る。これらの２個のスイツチ８６，９４の働きによつて
、この発明のサーモスタツトは暖房機の制御にも、冷房
機の制御にも使用できる。

第１図に示されている各スイツチの接続位置は、部屋の
温度を上昇させて望ましい温度レベルにする場合のもの
である。部屋の温度を下げて望ましい温度レベルにする
ときには、各スイツチの接続位置を反対側にすればよい
。インバータ増幅器９８の入力端はＮＡＮＤゲートＮ１
の出力端に、他方出力端はＡＮＤゲートＡ１の入力端に
接続されている。

ＡＮＤゲートＡ２の入力端はスイツチ８６の端子８６Ｆ
とリード線１００で接続されていて、これの出力とＡＮ
ＤゲートＡ１の出力とはＮＯＲゲートＮＲｌの入力端に
接続されている。ＮＯＲゲートＮＲｌの出力端はインバ
ータ増幅器１０２の入力端に接続されており１そしてイ
ンバータ増幅器１０２の出力端は、遅延装置１０８の入
力端と、ＡＮＤゲートＡ３の一方の入力端との接続点１
０４にリード線１０６で接続されている。ＡＮＤゲート
Ａ３の他方の入力端は遅延装置１０８の出力端が接続さ
れている。そして、ＡＮＤゲートＡ３の出力信号はリー
ド線１１０によつて冷暖房器機等の被制御装置に送られ
、たとえば部屋の温度を上昇させる場合には暖房機を作
動させるようにする。遅延装置１０８は、リード線１１
０に信号が出力されるまでにサーモスタツトの各カウン
タ回路が平衡状態に達してしまうようにするためのもの
であつて、そのためこれの遅延時間Ｔはクロツク発振器
３４で作られるセツトパルスの間隔よりも若干大きめに
設定されている。すなわち、遅延装置１０８は、サーモ
スタツトの各カウンタ回路が計数動作を行なつている間
中はリード線１１０に信号を出力させないようにするた
めの装置である。次に上述した電子サーモスタツトの動
作を説明する。

まず、スイツチ８６，９４が第１図に示すように接続さ
れている場合、すなわちこの電子サーモスタツトを暖房
器機に使用する場合について説明する。今、望ましい室
温（Ｒ温度）が基準温度設定装置５４，６２によつて７
２′Ｐ（２２．２２℃）に設定されていて、現在の室温
（Ａ温度）がそれよりも２′Ｐ（１．１２℃）だけ低い
７０′Ｆ（２１．１℃）であるとする。室温 が７０１
：′（２１．１℃）であるから温度一周波数変換器１８
は５７００Ｈｚの信号を出力する。

そして、クロツク発振器３４がセツトパルスをリード線
３６に出力すると、１０進カウンタ２４が２進化１０進
法形式で「７」を、また１０進カウンタ２８が２進化１
０進法形式で「０」を瞬時に記憶する。次にクロツク発
振器３４がラツチパルスをリード線４８に出力すると、
表示装置５２には１０進数で「７」が、そして表示装置
５０には１０進数で「０」が可視的に表示され、操作者
に現在の室汚が７０′Ｆ′（２１．１℃）であることを
知らせる。基準温度設定装置６２とカウンタ２４とは、
１０進数「７」を２進化１０進法形式の電圧レベルパタ
ーン信号に変換して比較器７２の各々の入力端部に入力
一これを受けて比較器７２は出力端子８２（Ａ＝Ｒ端子
）にのみ論理値「１」信号を出力し、他の端子には「０
」を出力する（なぜならば、Ｒ温度の１０の位とＡ温度
の１０の位とは共に「７」であつて、両者に差がない。

）しかし他方、比較器７０に入力されるＲ温度の２進化
１０進法形式の電圧レベルパターン信号は、比較器７０
に入力されるＡ温度の２進化１０進法形式の電圧パター
ン信号よりも大きいので、比較器７０は出力端子７８（
Ａ＜Ｒ端子）に論理値「１」信号を出力し、他の端子に
は論理値「Ｏ」信号を出力する（なぜならばＲ温度の１
の位は「２」であるが、Ａ温度のそれは「０」である。
）。比較器７０の出力端子７８に出力された論理値「１
」信号はリード線９２を通つてＮＡＮＤゲートＮ１に入
力され、他方比較器７０の出力端子８０に出力されてい
る論理値「０」信号はインバータ増幅器９０によつて反
転されて論理値「１」信号となつて同様にＮＡＮＤ−ゲ
ートＮ１に入力される。

これによつて、ＮＡＮＤゲートＮ１は論理値「０」信号
を出力レこの論理値「０」信号はインバータ増幅器で反
転されて論理値「１」信号となつてゲートＡ１を通つて
ＮＯＲゲートＮＲｌに入力される。他方比較器７２の出
力端子８４の論理値「０」信号もゲートＡ２を通つてＮ
ＯＲゲートＮＲｌに入力されているので、ＮＯＲゲート
ＮＲｌは論理値「０」信号を出力する。この論理値「０
」信号はインバータ増幅器１０２で反転されて論理値「
１」信号となつて接続点１０４に入力される。そして、
設定された遅延時間Ｔだけ遅れて遅延装置１０８から論
理値「１」信号が出力され、これによつてＮＡＤゲート
Ａ３は暖房機を作動させる論理値「１」信号をリード線
１１０に出力する。リード線１１０には、例えばクロツ
ク発振器３４のクロツク周期よ勺も大きい開放遅延時間
を持つた瞬閉緩開リレー等を接続して、クロツク発振器
３４のクロツク周期よりも長い期間、論理値「１」信号
がリード線１１０に出力されない場合に限つてのみリレ
ーの接点が開放されるようにする。

すなわち、これによつてサーモスタツドの各カウンタ回
路が計数動作中にリレーの接点が開放されてしまうのを
防止する。暖房機によつて部屋の温度が上昇してＡ温度
がＲ温度と等しくなると、比較器７０の出力端子７８の
論理値「１」信号が論理値「０」信号に変る。

そうするとＮＡＮＤゲートＮ１は論理値「１」信号を出
力Ｌこの論理値「１」信号はインバータ増幅器９８で反
転されて論理値「ｏ」信号となつてＡＮＤゲートＡ１に
入力される。したがつて、ＮＯＲゲートＮＲｌにはゲー
トＡ１とゲートＡ２とから論理値「Ｏ」信号が入力され
るので、ＮＯＲゲートＮＲｌは論理値「１」信号を出力
する。この論理値「１」信号はインバータ増幅器１０２
によつて論理値「Ｏ」信号に反転されるので、りード線
１１０には信号が出力されない。同様に、Ａ温度がＲ温
度より高い場合にもりード線１１０には信号は出力され
ない。

例えば室温が設定された望ましい温度（Ｒ温度）より少
しだけ上昇して、Ａ温度の１０の位とＲ温度の１０の位
とは等しいが、Ａ温度の１の位がＲ温度の１の位より大
きくなつたとしても、やはＤリード線９２には論理値「
０」信号が出力されるので、前述の場合と同様にリード
線１１０に信号は出力されない。他方、部屋の温度が設
定された望ましい温度に比較して非常に高くなつてＡ温
度の１０の位がＲ温度の１０の位よりも大きくなつたと
すると、比較器７２の出力端子８０に論理値「１」信号
が出力され、これがリード線８８を通つてインバータ増
幅器９０に入力されるので、ＮＡＮＤゲートＮ１の一方
の入力端に論理値「０」信号が入力されることになる。
したがつて、ＮＡＮＤゲートＮ１の他方の入力端に入力
される信号の論理値にかかわ勺なく、このＮＡＮＤゲー
トＮ１は常に論理値「１」信号を出力する。比較器７２
の出力端子８４（Ａ＜Ｒ端子）には論理値「０」信号が
出力されているので、ゲートＡ２にはリード線１００に
より論理値「０」信号が入力している。したがつて、Ｎ
ＯＲゲートＮＲｌにはゲートＡ１とゲートＡ２とから論
理値「Ｏ」信号が入力されるため、ＮＯＲゲートＮＲｌ
は論理値「１」信号を出力することにな択やは勺この場
合にもリード線１１０には何ら信号が出力されない。他
方、部屋の温度が非常に下つて、、Ｒ温度の１０の位が
Ａ温度の１０の位よりも大きくなると、比較器７２の出
力端子８４（Ａ＜Ｒ端子）に論理値「１」信号が出力さ
れる。

そしてこの論理値「１」信号はリード線１００、ゲート
Ａ２を通つてＮＯＲゲートＮＲｌの一方の端子に入力さ
れる。したがつて、他の入力端に入力される信号の論理
値にかかわ力なく、ＮＯＲゲートＮＲｌは常に論理値「
０」信号を出力することになる。そして前述したごとく
、この論理値「０」信号はインバータ増幅器１０２を通
つて接続点１０４に入ＢｌＡＮＤゲートＡ３からリード
線１１０に暖房機を動作させる信号を出力させる。以上
、述べたことからも明らかなごとく、ゲートＡ２に論理
値「１」信号が入力すると、リード線９２からＮＡＮＤ
ゲートＮ１に入力される信号の論理値に関係なくリード
線１１０に信号が出力される。多くの場合、部屋の温度
が極端な値になつたときには、これを警告させるのが望
ましい。

すなわち、暖房器もしくはヒータの不調によつて過酷な
状態が発生して部量の温度が９０１：′台（３１〜３７
℃）にも達することが考えられる。そして、もしこのよ
うな状態が家人の不在の場合に発生すると、家財にひど
い損害を受けるであろう。このようなことが発生するの
を防止するために、この発明では、サーモスタツトの室
温の１０の位を計数するカウンタ２４の出力端３０Ａ−
３０Ｄに過熱過冷検出用比較器１１２の一方の入力端部
が、そしてこの過熱過冷検出用比較器の他方の入力端部
には１０進数を設定することこれを２進化１０進法形式
の信号に変換して出力する装置（図示せず）が接続され
ている。そしてこれに１０進数「９」が設定されている
とする。今、部屋の温度が上昇して９０１？台（３１〜
３７℃）になつたとすると、カウンタ２４の出力端子３
０Ａ−３０Ｄからは１０進数の「９」に相当した２進化
１０進法形式の信号がこの過熱過冷検出用比較装置１１
２に入力されるので、この過熱過冷検出用比較装置１１
２は出力線１１４に警報信号を発生レこれに接続されて
いる暖房機であるヒータの機能を停止させ．る。次に、
この発明のサーモスタツトを冷房器機に使用する場合に
ついて説明する。

スイツチ８６のスイツチ歯８６Ｇ，８６Ｈを第１図とは
反対の側に投入して、端子８６Ｅと端子８６Ｃ１端子８
６Ｆと端子８６Ｄを接続する。したがつて、スイツチ９
４のスイツチ歯９４Ａは端子９４Ｃの方に接続されるこ
とになる。このような状態では室温（Ａ温度）が設定さ
れた望ましい温度（Ｒ温度）より高い場合にのみリード
線１１０に信号が出力される。すなわち、今、Ｒ温度が
７２″Ｆ（２２．２２℃）に設定されていて、Ａ温度が
７８１：′（２５．５６℃）であるとすると、比較器７
０の出力端子（Ａ＞Ｒ端子）には論理値「１」信号が出
力される。そしてスイツチ８６の端子８６Ｂがリード線
８８と接続されているので、比較器７２の出力端子８４
（Ａ＜Ｒ）の論理値「０」信号が、ＮＡＮＤゲートＮ１
の一方の入力端に出力側が接続されているインバータ増
幅器９０に入力される。同様にＮＡ一ＮＤゲートＮ１の
他方の入力端にリード線９２を通つて論理値「１」信号
が入力される。すなわちＮＡＮＤゲートＮ１には２つの
論理値「１」信号が入力される。このため、ＮＡＮＤゲ
ートＮ１は論理値「０」信号を出力する。この論理値「
０」信号はインバータ増幅器９８で反転されてＮＯＲゲ
ートＮＲｌに論理値「１」信号として入力される。他方
、比較器７２の出力端子８０（Ａ＞Ｒ端子）の論理値「
０」信号もリード線１００、ゲートＡ２を通つてＮＯＲ
ゲートＮＲｌに入力される。したがつて、ＮＯＲゲート
ＮＲｌは論理値「０］信号を出力し、これがインバータ
増幅器１０２で論理値「１」信号にされるので、ＡＮＤ
ゲートＡ３からリード線１１０に冷房機を作動させる信
号が出力されることになる。また、室温が上昇して８０
′Ｆ台（２７〜３２℃）になつたとすると、これによつ
て比較器７２の出力端子８０（Ａ＞Ｒ端子）の出力が論
理値「０」から論理値「１」に変更されるので、ゲート
Ａ２にはリード線１００を通つて論理値「１」信号が入
力される。したがつて、前述した暖房機における場合と
同様の理由によつて、やはＶ）ＡＮＤゲートＡ３からリ
ード線１１０に信号が出力される。他方、室温が６０１
：′台（１５〜２０℃）になつたとすると、比較器７２
の出力端子８０（Ａ＞Ｒ端子）は論理値「０」信号を、
また出力端子８４（Ａ＜Ｒ端子）は論理値「１」信号を
出力するので、ゲートＡ２には論理値「０」信号が入力
され、またＮＡＮＤゲートＮ１にも論理値「Ｏ」信号が
入力され、このため比較器７０の出力端子７４の出力の
論理値にかかわ勺なく、このＮＡＮＤゲートＮ１は論理
値「１」信号を出力する。

したがつて、ＮＯＲゲートＮＲｌには２つの論理値「Ｏ
］信号が入力されることになつて、ＮＯＲゲートＮＲｌ
が論理値「１」信号を出力するので、リード線１１０に
は冷房機を作動させる信号は出力されなくなる。この発
明の電子サーモスタツトを冷房機に適用する場合には、
前述した過熱過冷検出用比較器１１２に接続されている
１０進数を２進化１０進法形式の信号に変換するための
装置（図示せず）で、例えば、１０進数「５」を設定し
て訃くと、冷房機によつて部屋の温度が５０′Ｆ台（１
０〜１５℃）にまで下げられてしまつた時に過熱過冷検
出用比較器１１２がリード線１１４に警報信号を出力し
て、冷房器機を機能しなくするようにできる。以上述べ
たように、この発明の電子サーモスタツトは、構造が簡
単で、動作が確実で、全動作範囲にわたつて高精度であ
る。

多くの場合には、リード線１１０に冷暖房器機を作動さ
せる信号を出力させるまでに、部屋の温度と基準温度と
の間に或る程度の温度差を設けさせるのが望ましい。

なぜならば、室温と基準温度との間に１′Ｆ（０．５６
℃）の差が生じたら冷暖房器機を作動させるならば、単
位時間に訃ける冷暖房器機の作動回数は非常に多くなつ
てしまう。したがつて、室温と基準温度との間に、例え
ば３′Ｆの差を設けて、室温と基準温度との間に３′Ｆ
（１．６８℃）以上の温度差が生じないと冷暖房器機が
動作しないようにするのがよい。この室温と基準温度と
の間に温度差を設定するための温度差信号発生装置を第
２図に示す。

この温度差信号発生装置は、第１図に示した電子サーモ
スタツトと協同して使用され、１０′Ｆ′（５．６℃）
の範囲内の温度差信号を発生することができる。第２図
において、温度差信号発生回路は、加算器１１８、差分
増分器１２０、比較器１２６、フリツプフロツプＦＦｌ
等から構成されている。加算器１１８の入力端は、第１
図の１の位の１０進カウンタ２８の出力端にリード線３
２Ａ−３２Ｄで接続されている。差分増分器１２０は、
第１図の基準温度設定装置５４と同様の数値設定機構を
もつて訃ＤｌｌＯ進数で設定された温度差を２進化１０
進法形式の電圧レベルパターン信号に変換して出力する
。今、例えば差分増分器の数値設定機構で１０進数の「
３］を設定したとすると、差分増分器はこの「３」を２
進化１０進法形式の信号でリード線１２２Ａ−１２２Ｄ
に出力する。そして、カウンタ２８からの出力と、この
差分増分器の出力とが加算器１１８で加算され、その和
である「５」を２進化１０進法形式の信号で出力し、リ
ード線１２４Ａ−１２４Ｄを通つて比較器１２６の一方
の入力端に入る比較器１２６の他方の入力端にはリード
線６０Ａ−６０Ｄによつて第１図に示す基準温度設定装
置５４からの出力が入力されている。比較器１２６は１
個の出力端子１２８を持つている。

そして、例えば、加算器１１８の２進化１０進法形式で
形式された信号が、リード線６０Ａ一６０Ｄから入力さ
れてくる２進化１０式法形式で形成された信号よりも小
さい場合には、比較器１２６は論理値「１」信号を出力
端子１２８に出力する。換言すれば、室温と差分増分器
で設定された温度差との和が、設定基準温度より小さい
場合にのみ、比較器１２６の出力端子１２８に論理値「
１」信号が出力される（ただしこの動作はサーモスタツ
トが暖房機を制御している場合であつて、冷房機を動作
させるときにはこれとは逆に動作させる。すなわち、室
温と差分増分器で設定された温度差との和が、設定基準
温度より大きい場合にのみ、比較器１２６は論理値「１
」信号を出力する。）。比較器１２６の出力端子１２８
は、Ｊ−Ｋフリツプフロツプもしくは双安定マルチバイ
ブレータＦＦｌのセツト端子にリード線１３０で接続さ
れている。

そしてフリツプフロツプＦＦｌのリセツト端子は、第１
図に示す比較器７０（１の位の比較器）の出力端子７６
（Ａ＝Ｒ端子）に接続されている。ＮＡＮＤゲートＮ２
の一方の入力端子はフリツプフロツプＦＦｌの「１」出
力端子に、他方の入力端子は第１図に示すインバータ増
幅器１０２の出力端にリード線１０６で接続する（すな
わち、第２図に示された温度差信号発生装置を使用する
場合には、第１図に示す回路のリード線１０６を接続点
１０４から切離して第２図のＮＡＮＤゲートＮ２の一方
の入力端に接続しなければならない。）。ＮＡＮＤゲー
トＮ２の出力端はインバータ増幅器１３２の入力端に接
続されている。そしてインバータ増幅器１３２の出力端
はリード線１３４によつて第１図に示す接続点１０４に
接続されている。次に、上述のように構成された温度差
信号発生装置が接続された電子サーモスタツトの動作を
説明する。今、基準温度設定装置が７５′Ｆ（２３．８
９℃）に、また温度差信号発生装置の差分増分器が３′
Ｐ（１．６８℃）に設定されているとする。そして室温
が７２′Ｆ（２２．２℃）になつているとすると、室温
７２′Ｆ（２２．２℃）の１の位の「２」の２進化１０
進法形式の電圧レベルパターン信号がりード線３２Ａ−
３２Ｄによつて加算器１１８の一方の入力端に入力され
、また設定された温度差「３」の２進化１０進法形式の
電圧レベルパターン信号が差分増分器１２０からリード
線１２２Ａ−１２２Ｄを通つて加算器１１８の他方の入
力端に入力される。したがつて、比較器１２６の一方の
入力端部には加算器１１８の出力である「５」の２進化
１０進法形式の電圧レベルパターン信号がリード線１２
４Ａ−１２４Ｄを通つて入力される。また、比較器１２
６の他方の入力端部にも第１図の基準温度設定装置５４
から基準温度７５′Ｐ（２３．８９℃）の１の位、すな
わち「５」の２進化１０進化１０進法形式の電圧レベル
パターン信号がリード線６０Ａ−６０Ｄを通つて入力さ
れるので、比較器１２６の出力端子１２８には論理値「
０」信号が出力される。したがつて、何の動作も行なわ
れないのでリード線１１０には信号が出力されない。以
上の説明から室温が７２′ＦＳ（２２．２℃）以上に上
昇しても比較器１２６の出力端子には論理値「１」信号
が出力されず、従つて、リード線１１０には信号が出力
されないことが明らかであろう。しかレ室温が７１′ｉ
：′（２１．６７℃）に下ると、加算器１１８の出力は
「４」に変るが、基準温度の１の位は依然として「５」
のままであるので、比較器１２６は論理値「１」信号を
出力してフリツプフロツプＦＦｌをセツトする。これに
よつてスリツプフロツプＦＦｌは論理値「１」信号を出
力し、この信号がＮＡＮＤゲートＮ２に入力される。そ
して、他方、室温が基準温度より低いので、第１図に示
す電子サーモスタツトのインバータ増幅器１０２も当然
のこととして論理値「１」信号を出力しているので、Ｎ
ＡＮＤゲートＮ２は論理値「０」信号を出力する。この
論理値「０」信号はインバータ増幅器１３２で論理値「
１」信号に変換され、リード線１３４を通つて第１図の
接続点１０４に入力される。したがつて、リード線１１
０には暖房機を作動させる信号が出力される。以上、述
べたことから、冷暖房器機が作動するまでに適当な大き
さの温度差を生じせしめるために、この温度差信号発生
装置がいかに作用するかが明白になつたであろう。多く
の場合には制御される対象の温度を遠隔点からも調節、
すなわち基準温度を変更できるのが望ましい。

このような場合、サーミスタは温度を制御すべき対象（
例えば、この発明では部屋）と熱的関係を持たせられて
いるが、基準温度設定装置の方は別の地点に置かれてい
る。しか―温度を制御すべき部屋でも、そしてまた複数
の遠隔点からでも、その部屋の温度を調節できるのが望
ましい。例えば、昼間には温度を制御すべき部屋で制御
温度を調節できるように、その部屋に基準温度設定装置
を置いて卦くのが望ましいが、夜間には別の離れた地点
からもその部屋の温度を調節できるのが望ましい。例え
ば、温度を制御すべき部屋が居間や小供部屋だとすると
、これらの部屋の温度を昼間は上げて、夜間には下げる
ようにするであろうから、寝室からも温度を調節できる
のが望ましい。第３図に複数の基準温度設定装置によつ
て複数の異なる地点から部屋の温度を調節できるように
するための回路である。

多段型ロータリスイツチ１３６は、基準温度設定装置１
４と比較器７０，７２とにリード線６０Ａ−６０Ｄ，６
８Ａ−６８Ｄ（第３図においてはケーブルとして示され
ている）で接続されている。付加された基準温度設定装
置２１４は、本質的には基準温度設定装置１４と同じも
のであつて、この装置２１４も装置１４と同様にリード
線６０Ａ−６０Ｄ，６８Ａ−６８Ｄによつてスイツチ１
３６と比較器７０，７２に接続されている。そして、多
段型ロータリスイツチ１３６を操作することによつて、
基準温度設定装置１４が付加された基準温度設定装置２
１４かの一方を、もしくは両方をリード線６０Ａ−６０
Ｄと６８Ａ−６８Ｄによつて比較器７０と７２に接続す
ることができる。次にこの動作を説明する。

昼間においては、多段型ロータリスイツチ１３６を操作
して基準温度設定装置１４の方を比較器７０と７２とに
接続し、他方付加された基準温度設定装置２１４は切離
して訃く。そうすると、電子サーモスタツト１０は第１
図に訃いて説明したのと同様に働く。また、２，電子サ
ーセスタツトに温度差信号発生装置が付加されている場
合には、第２図において説明したのと同様に働く。他方
、基準温度設定装置１４に設定された基準温度に関係な
く遠隔点から基準温度を変更したい場合には、スイツチ
１３６を操作して基準温度設定装置１４を比較器７０，
７２から切離レ付加された基準温度設定装置２１４の方
を比較器７０，７２に接続すればよい。そうすると、電
子サーモスタツト１０は、付加された基準温度設定装置
２１４で設定された基準温度で上述の場合と同様に働く
。この明細書には、この発明の望ましい実施例を述べた
が、この発明の技術的範囲内において種々に変形例が考
え得ることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の電子サーモスタツトの実施例のプ
ロツクダイヤグラム、第２図は、予め設定された温度差
が被制御対象に生じたら冷暖房器機を動作させるように
するために、第１図に示された電子サーモスタツトと協
同して使用される温度差信号発生装置のプロツクダイア
グラム、第３図は、第１図に示された電子サーモスタツ
トに別の基準温度設定装置を付加して使用する場合の切
換回路図である。 １０・・・・・・電子サーモスタツトの総体、１２・・
・・・・温度信号発生部、１４・・・・・・基準温度信
号発生部、１６・・・・・・比較部、１８・・・・・・
温度一周波数変換器、２０・・・・・・サーミスタ、２
４，２８・・・・・・カウンタ、３４・・・・・・クロ
ツク発振器、４０・・・・・・矩形波発振器、４４，４
６・・・・・・カウンタ、５０，５２・・・・・・表示
装置、５４，６２・・・・・・基準温度設定装置、５６
，６４・・・・・・設定ダイヤル、５８，６６・・・・
・・表示音―７０，７２・・・・・・比較器、８６・・
・・・・２極双投スイツチ、９０，９８，１０２・・・
・・・インバータ増幅器、９４・・・・・・単極双投ス
イツチ、１０８・・・・・・遅延装置、１１２・・・・
・・過熱過冷検出用比較器、１２０・・・・・・差分増
分器、１２６・・・・・・比較器、１３２・・・・・・
インバータ増幅器、１３６・・・・・・スイツチ、２１
４・・・・・・付加された基準温度設定装置、Ａｌ，Ａ
２，Ａ３・・・・・・ＡＮＤゲート、 Ｎｌ，Ｎ２・・
・・・・ＮＡＮＤゲート、ＮＲｌ・・・・・・ＮＯＲゲ
ート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被制御対象と熱的関係を持つていて、被制御対象の
   温度を表わすところの２進化１０進法形式の電圧レベル
   パターン信号で形成された温度信号を発生するディジタ
   ル温度信号発生手段と；被制御対象の望ましい温度を表
   わすところの２進化１０進法形式の電圧レベルパターン
   信号で形成された基準温度信号を発生するディジタル基
   準温度信号発生手段と；該ディジタル温度信号発生手段
   からの２進化１０進法形式の電圧レベルパターン信号で
   形成された温度信号と、該ディジタル基準温度信号発生
   手段からの２進化１０進法形式の電圧レベルパターン信
   号で形成された基準温度信号との電圧レベルパターンが
   等しくないときに生じる２種類の差異の一方の差異にの
   み応答して冷暖房器機を動作させるための信号を発生す
   るディジタル比較手段とから構成され、前記ディジタル
   温度信号発生手段が、被制御対象と熱的関係を持つて配
   設される温度検出器の出力によつて温度の関数として発
   振周波数が変化する発振器と、これの出力側に接続され
   ていて該発振器の周波数を２進化１０進法形式の信号に
   変換して温度信号を出すための計数手段と、この計数手
   段に接続されていて該計数手段を各周期ごとの時間内で
   １回づつ設定された時間だけセット、リセットさせるた
   めのクロック信号発生手段とを有し、前記基準温度信号
   発生手段は、各々が制御対象の望ましい温度を表わすと
   ころの複数個の基準温度信号を発生する手段と、この複
   数個の基準温度信号の少なくとも１個を前記ディジタル
   比較手段に選択して接続するための１個のスイッチとを
   有することを特徴とする被制制対賎の温度を望ましい温
   度レベルに維持するように冷暖房器機の動作を制御する
   ための電子サーモスタット。 ２ 前記計数手段が１の位の増分を計数する１０進カウ
   ンタと、１０の位の増分を計数するための１０進カウン
   タとから構成されている特許請求の範囲第１項記載の電
   子サーモスタット。 ３ 前記ディジタル比較手段が設定された時間より長い
   時間の間だけ冷暖房器機を動作させる信号を発生させる
   のを遅らせるための遅延手段をも有している特許請求の
   範囲第１項記載の電子サーモスタット。 ４ 前記ディジタル比較手段が前記ディジタル温度信号
   発生手段の出力である２進化１０進法形式の信号と前記
   ディジタル基準温度発生手段の出力である２進化１０進
   法形式の信号とを比較するためのものであつて、少なく
   とも２個の出力端子を持つていて、そして温度信号が基
   準温度信号より大きい場合には該２個の出力端子の一方
   に出力信号を出し、また基準温度信号が温度信号より大
   きい場合には該２個の出力端子の他方に出力信号を出す
   ための手段が内蔵されている比較器と；冷暖房器機を動
   作させる信号を発生するために該比較器の出力信号に応
   答するゲート手段と；このゲート手段を該比較器の２個
   の出力端子の内の選択される方の出力端子に選択的に接
   続するための切換手段とから構成されている特許請求の
   範囲第１項記載の電子サーモスタット。 ５ 前記ゲート手段が前記比較器の出力信号を検知する
   ための１個の検知ステージと；励起されたときに前記冷
   暖房器機を動作させる信号を発生する１個の出力ステー
   ジと；前記検知ステージと該出力ステージとの間に接続
   されていて、被制御対象の温度があらかじめ設定された
   大きさだけ基準温度と異なつたときに該出力ステージを
   励起するための差分増分手段とから構成されている特許
   請求の範囲第４項記載の電子サーモスタット。 ６ 前記クロック信号発生手段が前記計数手段に計数動
   作を行なわせるための１個のセットパルスと各周期の終
   りに該計数手段の内容を零にするための１個のリセット
   パルスとを周期的に発生するためのパルス発生器を有し
   ている特許請求の範囲第１項記載の電子サーモスタット
   。 ７ 前記ディジタル比較手段は、被制御対象の温度が望
   ましい温度より低くなつた場合に、暖房器機を動作させ
   るための信号を出力するように動作し、そして被制御対
   象の温度が望ましい温度より高くなつた場合には該ディ
   ジタル比較手段に冷房器機を動作させるための信号を出
   力させるように該ディジタル比較手段の動作を反転させ
   る動作形態反転手段をも有する特許請求の範囲第１項記
   載の電子サーモスタット。 ８ 前記ディジタル比較手段は、前記ディジタル温度信
   号発生手段の出力である電圧レベルパターン信号と該デ
   ィジタル基準温度信号発生手段の出力である電圧レベル
   パターン信号との差異があらかじめ設定された温度差よ
   りも大きくなるまで、該冷暖房器機を動作させる信号を
   出力させないようにするためのディジタル差分増分手段
   を有する特許請求の範囲第１項記載の電子サーモスタッ
   ト。 ９ 被制御対象と熱的関係を持つていて、被制御対象の
   温度を表わすところの２進化１０進法形式の電圧レベル
   パターン信号で形成された温度信号を発生するディジタ
   ル温度信号発生手段と；被制御対象の望ましい温度を表
   わすところの２進化１０進法形式の電圧レベルパターン
   信号で形成された基準温度信号を発生するディジタル基
   準温度信号発生手段と；該ディジタル温度信号発生手段
   からの２進化１０進法形式の電圧レベルパターン信号で
   形成された温度信号と、該ディジタル基準温度信号発生
   手段からの２進化１０進法形式の電圧レベルパターン信
   号で形成された基準温度信号との電圧レベルパターンが
   等しくないときに生じる２種類の差異の一方の差異にの
   み応答して冷暖房器機を動作させるための信号を発生す
   るディジタル比較手段とから構成され、前記ディジタル
   温度信号発生手段は、被制御対象と熱的関係を持つて配
   設される温度検出器の出力によつて温度の関数として発
   振周波数が変化する発振器と、これの出力側に接続され
   ていて該発振器の周波数を２進化１０進法形式の信号に
   変換して温度信号を出すための計数手段と、この計数手
   段に接続されていて該計数手段を各周期ごとの時間内で
   １回づつ設定された時間だけセット、リセットさせるた
   めのクロック信号発生手段と、予め設定された２進化１
   ０進法形式の信号に対応して過熱過冷温度信号を発生さ
   せるための手段とを有し、前記基準温度信号発生手段は
   、各々が制御対象の望ましい温度を表わすところの複数
   個の基準温度信号を発生する手段と、この複数個の基準
   温度信号の少なくとも１個を前記ディジタル比較手段に
   選択して接続するための１個のスイッチとを有すること
   を特徴とする被制御対象の温度を望ましい温度レベルに
   維持するように冷暖房器機の動作を制御するための電子
   サーモスタット。