CN1083092C - 空调机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种空调机控制装置，在室温t为T+3.0＞t≥T+1.5且定时器的计时已到时间时，判断室温是否呈下降倾向。当室温呈下降倾向时，由于预测到不切换运转模式室温也会变为监视范围内的温度，故保持现在的运转模式。否则设定为冷气模式。在室温t为T-3.0＜t≤T-1.5且定时器的计时已到时间时，判断室温是否呈上升倾向。当室温呈上升倾向时，由于预测到不切换运转模式室温也会成为监视范围内的温度，故保持现在的运转模式。否则设定为暖气模式。

Description

空调机的控制装置
本发明涉及空调机的控制装置，更详细地说，就是涉及具有进行冷气运转的冷气模式和进行供暖运转的暖气模式同时自动地切换空调机的运转模式以使室温达到预先设定的设定温度的空调机的控制装置。
作为成为本发明的基础的先有技术，有特开昭63-217159号公报登载的技术。该项技术是将被调房间内的温度(室温)与预先设定的设定温度进行比较，对空调机进行通断控制使室温达到设定温度的。另外，预先确定以设定温度为中心的温度范围作为监视范围，运转模式在暖气模式下当室温在超过该监视范围的上限的第1范围内停留的时间大于指定值时，就从暖气模式切换为冷气模式，在冷气模式下当室温在未达到上述监视范围的下限的第2范围内停留的时间大于指定值时，就从冷气模式切换为暖气模式。
使用该项技术，在被调房间内(室内)的负荷暂时发生变化时，例如发生门的开闭或室内的使用者增减时，为了不使运转模式随室内的温度变化而进行不必要的切换，在预先设定的监视范围内不切换运转模式。
但是，在上述先有技术中，由于当在第1范围内停留的时间大于指定值时是不考虑温度的变化倾向来切换运转模式的，所以，例如在暖气模式下尽管在运转过程中室温在监视范围的上限附近的温度呈下降趋势(室温降低的趋势)，运转模式也切换为冷气模式。因此，即使在能够预测不切换运转模式室温也会变为监视范围内的温度的状态下，运转模式也切换，压缩机也动作，强制地将室温控制为设定值，所以，不能进行与使用者的体感相符合的空调控制。
另外，当在第2范围内停留的时间大于指定值时，即在冷气模式下在运转过程中室温在监视范围的下限附近的温度呈上升趋势，在预测室温会变为监视范围内的温度的状态下，运转模式也切换为暖气模式，所以，存在和上述相同的问题。
本发明就是为了解决上述问题而提案的，目的旨在提供一种能进行与使用者的体感一致的空调控制的空调机的控制装置，在预测室温会变为监视范围内的温度的状态下不切换运转模式。
为了达到上述目的，根据本发明的第一方面由检测器、预测器、计时器、控制器和切换装置构成，检测器用于检测室温；预测器用于预测室温的变化倾向；计时器用于对第1时间和第2时间计时：控制器用于根据暖气模式/冷气模式控制空调机的运转以使室温达到预先设定的设定温度；切换装置用于在暖气模式下当已经过了上述第1时间时的室温是超过包含上述设定温度的监视范围上限的第1范围内的温度时，在室温的变化倾向呈下降倾向时保持暖气模式不变，而在室温的变化倾向不是呈下降倾向时将暖气模式切换为冷气模式，在冷气模式下当已经过了上述第2时间时的室温是未达到上述监视范围下限的第2范围内的温度时，在室温的变化倾向呈上升倾向时保持冷气模式不变，而在室温的变化倾向不是呈上升倾向时将冷气模式切换为暖气模式。
根据本发明的第二方面由检测器、预测器、计时器、控制器和切换装置构成。检测器用于检测室温；预测器用于预测室温的变化倾向；计时器用于把停止暖气运转后经过的时间作为第1时间进行计时，而把停止冷气运转后经过的时间作为第2时间进行计时；控制器用于根据暖气模式/冷气模式控制空调机的运转以使室温达到预先设定的设定温度；切换装置用于在暖气模式下当已经过了上述第1时间时的室温是超过包含上述设定温度的监视范围上限的第1范围内的温度时，在室温的变化倾向呈下降倾向时保持暖气模式不变，而在室温的变化倾向不是呈下降倾向时将暖气模式切换为冷气模式，在冷气模式下当已经过了上述第2时间时的室温是未达到上述监视范围下限的第2范围内的温度时，在室温的变化倾向呈上升倾向时保持冷气模式不变，而在室温的变化倾向不是呈上升倾向时将冷气模式切换为暖气模式。
根据本发明的第三方面由检测器、预测器、计时器、控制器和切换装置构成。检测器用于检测室温；预测器用于预测室温的变化倾向；计时器用于把停止暖气运转并且室温成为超过包含预先设定的设定温度的监视范围上限的第1范围内的温度后经过的时间作为第1时间进行计时，把停止冷气运转并且室温成为未达到上述监视范围下限的第2范围内的温度后经过的时间作为第2时间进行计时；控制器用于根据暖气模式/冷气模式控制空调机的运转以使室温达到上述设定温度；切换装置用于在暖气模式下当已经过了上述第1时间时的室温是上述第1范围内的温度时，在室温的变化倾向呈下降倾向时保持暖气模式不变，而在温度的变化倾向不是呈下降倾向时将暖气模式切换为冷气模式，在冷气模式下当已经过了上述第2时间时的室温是上述第2范围内的温度时，在室温的变化倾向呈上升倾向时保持冷气模式不变，而在室温的变化倾向不是呈上升倾向时将冷气模式切换为暖气模式。
根据本发明的第一方面的检测装置检测室温，预测装置预测室温的变化倾向，计时装置对第1时间和第2时间计时。室温的变化倾向可以根据室温的变化率、室温的平均值的变化率、室温的变化率的平均值等进行预测。即，如果这些值为负并小于指定值，则可判断为下降倾向，如果这些值为正并且大于指定值，则可判断为上升倾向。另外，也可以根据当前时刻的室温和过去的室温的变化率预测从当前时刻经过指定时间后的室温并将该预测值作为室温的变化倾向使用。
控制装置根据运转模式控制空调机的冷暖气运转和停止或运转的功率，以使室温成为预先设定的设定温度。切换装置在暖气模式下当已经过了第1时间时的室温是超过包含设定温度的监视范围上限的第1范围内的温度时，在室温的变化倾向呈下降倾向时保持暖气模式不变，在室温的变化倾向不是呈下降倾向时将暖气模式切换为冷气模式。这样，由于在室温的变化倾向呈下降倾向时保持暖气模式不变，所以，在预测到即使不切换运转模式室温也能成为监视范围内的温度的状态下，运转模式不用切换，从而避免了不必要的运转模式的切换。
另外，在冷气模式下当已经过了第2时间时的室温是未达到监视范围下限的第2范围内的温度时，在室温的变化倾向呈上升倾向时保持冷气模式不变，而在室温的变化倾向不是呈上升倾向时将冷气模式切换为暖气模式。由于室温的变化倾向呈上升倾向时运转模式也保持不变，所以，避免了不必要的运转模式的切换。
监视范围只要确定为包含预先设定的设定温度就可以，但是，如果以预先设定的设定温度为中心进行确定，则监视范围的上下限便相对于设定温度对称，这样，由于从设定温度到监视范围的上下限的温度间隔值相同，所以这样确定是最理想的。
另外，既可以如本发明的第二方面所述的那样，利用计时装置把停止暖气运转后经过的时间作为第1时间进行计时，把停止冷气运转后经过的时间作为第2时间进行计时，也可以如本发明的第三方面那样，利用计时装置把停止暖气运转并且室温成为第1范围内的温度后经过的时间作为第1时间进行计时，把停止冷气运转并且室温成为上述第2范围内的温度后经过的时间作为第2时间进行计时。另外，第1时间和第2时间既可以设定为相等，也可以设定为不相等。
图1是本发明实施例的控制装置的框图。
图2是使用图1所示的控制装置的空调机的制冷剂回路图。
图3是图1所示的控制装置的控制程序的流程图。
图4是图3的S120的详细流程图。
图5是图3的S140的详细流程图。
图6是由图1所示的控制装置进行的冷暖切换动作的说明图。
 9——开关
10——切换开关
12——微处理器。
下面，参照附图详细说明本发明的实施例。图2是利用本发明实施例的控制装置进行控制的空调机(温度调节器)的制冷剂回路。图中，1是压缩机，2是四通阀，3是室外热交换器，4是毛细管，5是室内热交换器，6是储压器，利用制冷剂管道将这些结构要素顺序连接成环状就构成制冷循环。按照这样的空调机，当四通阀2处于图示实线的状态时，从压缩机1排出的制冷剂如实线箭头所示的那样流动，在室外热交换器3中制冷剂发生冷凝，在室内热交换器5中制冷剂发生蒸发，以此进行向室内提供冷气。另外，当四通阀2处于图示虚线的状态时，从压缩机1排出的制冷剂如虚线箭头所示的那样流动，在室内热交换器5中制冷剂发生冷凝，在室外热交换器3中制冷剂发生蒸发，以此进行向室内提供暖气。
7，8分别是室外送风机和室内送风机，分别用于向室外热交换器3和室内热交换器5送风。
图1是控制图2所示的空调机的控制装置的主要部分，按如下方式构成。9是按钮开关，每按压一次，就输出切换该空调机的运转开始/运转停止的信号。10是切换开关，用于切换冷气模式C、暖气模式H、冷暖模式自动切换C/H、送风模式F等运转模式。使用格雷码开关作为该切换开关10。11是室温设定器，用于设定指定的设定温度。该室温设定器11由格雷杩开关构成，各个代码与18～28℃的设定温度对应。
12是微处理器，例如可以使用TI公司生产的TMS 2600。在该微处理器12中存储着基于后面所述的控制程序的程序。从微处理器12的输出端子R1，R2输出的信号由输入端子K1，K2，K3，K4，J1，J2扫描后，将开关9，切换开关10和室温设定器11的按压和设定状态输入微处理器12，并存储到指定的地址中。
13是具有内部电阻值随周围温度变化的元件的温度检测器，设在可以检测被调房间的温度的位置上。该温度检测器13的一端与微处理器12的输入端子A3(模拟输入端子)连接，另一端与恒压电源VSS连接。微处理器12在程序的每1个周期从输入端子A3输入与被调房间的温度对应的电流，将基于该电流值的数据进行A/D(模/数)变换后进行存储。这时，将该数据值输入多次(约20次)，将其平均值作为被调房间的温度t进行存储，以后，便根据该存储值进行温度控制。
14～20是显示室温的发光元件，分别设置在与15℃、17℃、19℃、21℃、23℃、25℃、27℃的刻度对应的位置，使与被调房间的温度t最接近的刻度值对应的发光元件发光。
21是显示“冷风防止”用的发光元件，在暖气运转时，当图2所示的室内热交换器5的温度(盘管温度tS)小于指定值时发光元件点亮。该盘管温度tS利用和输入被调房间的温度一样的方法从温度检测器22通过输入端子A4输入微处理器12。
23、24、25分别是指示“冷暖模式自动切换”、“冷气模式”、“暖气模式”用的发光元件，设在这些指示文字的附近。这些发光元件23、24、25与切换开关10的设定状态对应地发光。当切换开关10设定为“送风模式”时，指示“冷气模式”用的发光元件24发光。
上述发光元件14～21和发光元件23～25与微处理器12的输出端子R0～R3和显示端子O0～O6连接，进行动态发光点亮。26～29是倒相电路。
30～33是继电器，分别控制图2所示的压缩机1、室内送风机8、室外送风机7和四通阀2的通电。这些继电器30～33的一端分别通过倒相电路34～37与微处理器12的输出端子R8、R12、R10、R9连接，另一端与直流24(V)恒压电路连接。
38是振荡电路，由晶体振荡器、电阻和电容器构成，将微处理器12的基准时钟供给输入端子OCS1、OCS2。
输出恒压VSS、直流24V、VASS，VREF的恒压电路可以使用通常的电源电路，所以说明从略。另外，上述VASS、VREF分别是微处理器12的A/D变换动作的上限电压和下限电压。端子INLT是电源复位端子，在接通电源时输入使微处理器12进行复位的信号。该信号也可以是在接通电源时  当电源电路的输出达到一定电压以上时才输出的信号。
下面，根据流程图说明上述微处理器12的控制程序。将内部存储器的内容进行初始化后，利用键扫描输入开关9、切换开关10、室温设定器11的按压或设定状态(S100，S102)。然后，根据压缩机1的运转状态进行计时(S104～S112)，即，在压缩机1从接通状态切换为断开状态时开始计时，在压缩机1处于断开状态的期间一直进行该计时，当计时时间达到指定时间(例如2小时)并且如果空调机通过开关9操作为停止，则使内部存储器上的冷气模式和暖气模式的存储无效。另外，当在2小时以内再次进行压缩机1的运转时，从压缩机1的停止时刻开始进行再计时。
然后，输入被调房间的温度t和盘管温度tS(室内热交换器5的温度)(S113，S114)。
如果用上述扫描动作确认了开关9的按压，就切换空调机的起动和停止(S116～S126)，该起动在进行过图4所示的“运转模式确认”的动作之后进行。
该“运转模式确认”是进行空调机的运转开始时的冷暖模式的设定，首先，在S160将空调机的状态从停止状态设定为接通状态。然后，判断切换开关10处于何种运转模式(S162)，如果是自动模式，就判断冷暖模式的存储是否有效，如果模式的存储有效，就按照该模式进行(S164、S166、S170～S172)。即，如果是自动模式并且在指定时间内有效，就保持前次的运转模式。如果模式的存储无效，就根据由室温设定器11设定的温度T与被调房间的温度t的大小关系进行冷气模式或暖气模式的再设定(S168～S176)。
另一方面，如果不是自动模式，就设定用切换开关设定的运转模式(S178、S180、S170～S176)。
在通过这样的运转模式确认后的起动处理使空调机开始运转(S124)之后或者在空调机的运转过程中未操作开关9时，就在再次判断切换开关的模式后进行各模式下的运转(S128～S150)。在冷气运转时，通过在运转过程中将室温t与设定温度T进行比较，当室温t成为设定温度T时，将压缩机1断开，中止运转，当室温t比设定温度T高出指定温度值时，将压缩机1接通，开始运转，将室温t控制为设定温度T。另外，在暖气运转时也和冷气运转时一样，通过在运转过程中将室温t与设定温度T进行比较，控制压缩机1的通断，将室温t控制为设定温度T。
如果在进行冷气运转时设定送风模式，则被调房间的温度t设定为t＝10(温度检测值的最低值，检测到小于该温度值的数值时也取t＝10)(S130，S132)，由于室温设定器11的最低设定温度T为18℃，所以，不进行由压缩机1的驱动所进行的冷气运转，实际上只进行送风运转。另外，在进行暖气运转时，检测到室内热交换器5的温度tS的变化后进行除霜运转等。
下面，参照图5说明S140的“模式自动设定”的详细情况。在本实施例中，确定超过以预先设定的设定温度T为中心的监视范围上限(例如T+1.5℃)的第1范围和不到监视范围下限(例如T-1.5℃)的第2范围，在第1范围内确定超过比上限高出指定值的第1温度(例如T+3.0℃)的第3范围，在第2范围内确定不到比下限低出指定值的第2温度(例如T-3.0)的第4范围。
首先，在S200，通过从在S112前次输入的室温tOLD减去本次输入的室温tNEW，计算室温的变化率Δt。在S202判断压缩机1是否已停止，如果压缩机1在运转，就照旧进行冷气运转或暖气运转。当运转的压缩机1变为停止状态(断开状态)时，开始定时器的计时(S204，S206)。该定时器在压缩机1从接通变为断开状态时通过进行复位和起动而开始进行计时，用指定时间(例如约1小时)来设定定时器的到时。
然后，当室温t大于T+3.0℃(t≥T+3.0)时，即现在的室温成为第3范围内的温度时，不论现在的运转模式如何，都立即设定为冷气模式(S208，S210)。在T+3.0＞t≥T+1.5时即现在的室温成为第1范围内的温度时并且定时器的计时已到时间时(S212，S214)，就在S216计算室温的变化率Δt的平均值ΔtAB，在S218判断平均值ΔtAB是否小于预先确定的指定值-α，据此来判断室温是否呈下降倾向。当室温呈下降倾向时，由于预测到不切换运转模式也可以使室温作为监视范围内的温度，所以，保持现在的运转模式不变。另一方面，当室温不呈下降倾向时，就和上述一样，设定为冷气模式(S210)。
另外，当t≤T-3.0时即现在的室温成为第4范围内的温度时，不论现在的运转模式如何都立即设定为暖气模式(S220，S222)。在T-3.0≤t≤T-1.5时即现在的室温成为第2范围内的温度时并且定时器的计时已到时间时(S222，S224)，就在S226计算室温的变化率Δt的平均值ΔtAB，在S228判断平均值ΔtAB是否大于预先确定的指定值β，据此来判断室温是否呈上升倾向。当室温呈上升倾向时，由于预测到不切换运转模式室温也会变为监视范围内的温度，所以，保持现在的运转模式不变。另一方面，当室温不呈上升倾向时，和上述一样设定为暖气模式。
上述定时器的计时开始是在压缩机处于断开的状态下从温度t变为t≥T+1.5或t≤T-1.5的时刻开始的并把室温在超过包含预先设定的设定温度的监视范围上限的第1范围内停留的时间作为第1时间进行计时，把室温在小于监视范围下限的第2范围内停留的时间作为第2时间进行计时而切换运转模式，也可以获得同样的效果。
下面，参照图6说明在上述结构的空调机中将切换开关10设定为自动模式时的冷暖模式的切换状态。在图6的表示室温t的变化的曲线图中，实线部分表示压缩机接通的状态，虚线部分表示压缩机断开的状态。
若在时刻h0时按压开关9开始运转时，由这时的温度t比设定温度T高，所以进行冷气运转。在从该时间h0到时刻h1期间，将被调房间的温度t与设定温度T进行比较，进行对压缩机进行通断控制的热循环运转，从时刻h1开始当出现外界气温降低等情况，经过短时间后在时刻h2温度t变为“t≤T-3.0”  时，运转模式便立刻从冷气模式切换为暖气模式，开始进行暖气运转。接着，在时刻h3之前的期间内，和冷气模式时一样进行暖气模式的热循环运转。在时刻h3从使压缩机断开时开始外界气温再次升高时，被调房间的温度t满足“t≥T+1.5”的条件后达到稳定。在该状态下，定时器的计时在时刻h4已到时间时，运转模式就从暖气模式切换为冷气模式，开始进行冷气运转。这时，如果室温的变化倾向呈下降倾向，则不进行运转模式的切换，室温自然地降低到监视范围内的温度。
这样，当被调房间的温度t为3.0≥|t-T|≥15的状态经过指定的时间后还维持着并且室温未向监视范围方向变化时，或者当温度t为|t-T|≥3.0时进行运转模式的切换，所以，在发生瞬间的温度变动时由于定时器的屏蔽作用可以防止运转模式的误切换。另外，当温度变动幅度很大时，可以进行与定时器的屏蔽作用无关的运转模式的切换。
另外，在T+1.5≤t≤T+3.0室温呈下降倾向时和在T-3.0≤t≤T-1.5室温呈上升倾向时，由于这时保持了原来的模式，所以，可以防止室温向监视范围方向变化时的误切换。
冷暖模式从压缩机1的停止开始保持一定时间，通过开关9或切换开关10的操作使空调机或压缩机的运转停止后再次开始运转时，可以使用前次的运转模式。
在本实施例中，由于将从设定温度到监视范围上下限的温度间隔取为相同的数值，即取为1.5℃，将第1指定时间和第2指定时间也取为相同的时间，即取为约1小时，所以，微处理器的程序简单，其余的资源还可以增加其他控制用程序，从而可以提高空调机总体的可控制性。
以上，对根据室温的变化率的平均值预测室温是呈上升倾向还是呈下降倾向的例子作了说明，但是，也可以根据室温的变化率、室温的平均值的变化率和将变化率与现在的室温相加进行预测的预测值来预测室温是呈上升倾向还是呈下降倾向。
如上所述，按照权利要求1～3的各发明，由于在预测到室温会变为监视范围内的温度的状态下不切换运转模式，所以，可以获得能进行与使用者的体感一致的空调控制的效果。
在说明书附图中，图3中的步骤100表示初始化，102表示键扫描，104表示压缩机由开到关，106表示压缩机关，108表示开始计时，110表示计时2小时，111表示空调机是否为停止状态，112表示运转模式的无效化，113表示输入室温t，114表示输入盘管温度tS，116表示有无开关操作，118表示空调机是否为运转状态，120表示确认运转模式，124表示起动处理，126表示停止处理，128表示切换开关是否为冷气送风模式，130表示送风模式，134表示冷气动转，136表示切换开关是否为暖气送风模式，138表示切换开关是否为自动模式，140表示自动设定模式，142表示是否冷气模式，144表示是否暖气模式，146表示暖气动转，148表示显示处理。150表示空调机是否为运转状态。

Claims (3)

1.一种空调机的控制装置，其特征在于，包括检测器、预测器、计时器、控制器和切换装置，检测器用于检测室温；预测器用于预测室温的变化倾向；计时器用于对第1时间和第2时间进行计时：控制器用于根据暖气模式/冷气模式控制空调机的运转以使室温成为预先设定的设定温度；切换装置用于在暖气模式下当已经过了上述第1时间时的室温是超过包含上述设定温度的监视范围上限的第1范围内的温度时，在室温的变化倾向呈下降倾向时保持暖气模式不变，而在室温的变化倾向不呈下降倾向时将暖气模式切换为冷气模式，在冷气模式下当已经过了上述第2时间时的室温是未达到上述监视范围下限的第2范围内的温度时，在室温的变化倾向呈上升倾向时保持冷气模式不变，而在室温的变化倾向不呈上升倾向时将冷气模式切换为暖气模式。
2.一种空调机的控制装置，其特征在于，包括检测器、预测器、计时器、控制器和切换装置，检测器用于检测室温；预测器用于预测室温的变化倾向；计时器用于把停止暖气运转后经过的时间作为第1时间进行计时，把停止冷气运转后经过的时间作为第2时间进行计时；控制器用于根据暖气模式/冷气模式控制空调机的运转以使室温变为预先设定的设定温度；切换装置用于在暖气模式下当已经过了上述第1时间时的室温是超过包含上述设定温度的监视范围上限的第1范围内的温度时，在室温的变化倾向呈下降倾向时保持暖气模式不变，而在室温的变化倾向不是呈下降倾向时将暖气模式切换为冷气模式，在冷气模式下当已经过了上述第2时间时的室温是未达到上述监视范围下限的第2范围内的温度时，在室温的变化倾向呈上升倾向时保持冷气模式不变，而在室温的变化倾向不是呈上升倾向时将冷气模式切换为暖气模式。
3.一种空调机的控制装置，其特征在于，包括检测器、预测器、计时器、控制器和切换装置，检测器用于检测室温；预测器用于预测室温的变化倾向；计时器用于把停止暖气运转并且室温成为超过包含预先设定的设定温度的监视范围上限的第1范围内的温度后经过的时间作为第1时间进行计时，把停止冷气运转并且室温成为未达到上述监视范围下限的第2范围内的温度后经过的时间作为第2时间进行计时；控制器用于根据暖气模式/冷气模式控制空调机的运转以使室温成为上述设定温度；切换装置用于在暖气模式下当已经过了上述第1时间时的室温是上述第1范围内的温度时，在室温的变化倾向呈下降倾向时保持暖气模式不变，而在室温的变化倾向不是呈下降倾向时将暖气模式切换为冷气模式，在冷气模式下当已经过了上述第2时间时的室温是上述第2范围内的温度时，在室温的变化倾向呈上升倾向时保持冷气模式不变，而在室温的变化倾向不是呈上升倾向时将冷气模式切换为暖气模式。
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