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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Klimagerät zur
Regelung der Rotationsgeschwindigkeit, d.h. die Anzahl der
Umdrehungen pro Zeiteinheit eines Ventilators, in
Abhängigkeit von einem Winkel einer Klappe, die an einem
Luftauslaß vorgesehen ist.
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Herkömmlicherweise erhältliche Klimageräte und von der
japanischen Utility Model Application Laid-open publication
1-15344 bekannte Klimageräte gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruches umfassen eines, in dem eine horizontale oder
vertikale Klappe an einem Luftauslaß vorgesehen ist, wobei
die Klappe durch einen Schrittmotor geregelt wird, um damit
die Richtung der durch den Luftauslaß ausgeblasenen Luft zu
ändern. Dieser herkömmliche Typ von Klimagerät wurde
angebracht, sodaß eine Regelung eines Winkels der Klappe und
desjenigen eines Ventilators unabhängig voneinander
ausgeführt werden.
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Von derartigen herkömmlichen Klimageräten leidet einer, der
dazu angepaßt ist, die Drehgeschwindigkeit des Ventilators
auf eine Konstante zu regeln, unter den folgenden
Schwierigkeiten. Diese ist, daß die Menge an Luftströmung
zunimmt oder abnimmt in Abhängigkeit vom Ausblaswiderstand
aufgrund Änderung des Winkels der Klappe; es könnten wiederum
Kondensationen von Dampf auf der Klappe oder ähnlichem
auftreten; somit könnte eine Notwendigkeit einer
konstruktiven Änderung der Form der Klappe und von ähnlichem
auftreten, um das Auftreten der Kondensationen zu verhindern,
was einen Anstieg der Anzahl von Konstruktionsmannstunden
oder Gußkosten verursacht. In einem anderen Klimagerät vom
herkömmlichen Typ, in dem die Drehgeschwindigkeit eines
Ventilators in Abhängigkeit von einer Last geändert wird, um
damit die Menge der Luftströmung auf eine Konstante zu
regeln, sind Schwierigkeiten, wie nachfolgend beschrieben,
aufgetreten. Da die Anzahl von Umdrehungen des Ventilators
pro Zeiteinheit sich normalerweise aufgrund einer Änderung
des Ausblaswiderstandes aufgrund einer Änderung des Winkels
der Klappe ändert, tritt ein pulsierendes Geräusch in
Begleitung des Luftstromes auf; eine große Anzahl von
Mannstunden betreffen Tests zur Bestimmung der für die Last
- Antwortregelung notwendigen Konstanten; oder gedruckte
Leiterplatten müssen in ihrer Anzahl zunehmen, um
Schaltungskomponenten zum Einhalten der Konstanten
aufzunehmen.
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Eine Klimavorrichtung ist ebenfalls aus der US-A-36 84 170
bekannt und umfaßt einen Wärmetauscher und einen Ventilator,
der angeordnet ist, um zu behandelnde Luft üher den
Wärmetauscher durch einen Luftauslaß zu schicken. Die
Geschwindigkeit des Ventilators wird in dieser bekannten
Vorrichtung vergrößert, wenn die Klappe bewegt wird, um die
Größe der Ausströmöffnung so zu vergrößern, daß die
Ausströmgeschwindigkeit/der statische Druck der Luft grob
konstant gehalten wird. Ein Klimagerät vom Wärmepumpentyp ist
ebenfalls aus JP-A-600 091 152 bekannt, in der die Regelung
zwischen der Ventilatorgeschwindigkeit und dem Klappenwinkel
des Klimagerätes in der Anfahrphase so geregelt wird, daß der
Klappenwinkel gleichzeitig verringert wird, wenn die
Ventilatorgeschwindigkeit vergrößert wird. Beim normalen
Betrieb wird der Klappenwinkel in Abhängigkeit von der
Temperaturerfordernis geregelt.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein
Klimagerät vorzusehen, das jedes Auftreten von Kondensationen
von Dampf und Geräusch aufgrund Pulsation der Luftströmung
verhindern kann, ohne die Notwendigkeit einer komplexen
Regelung wie eine Last-Antwortregelung und dennoch ohne eine
konstruktive Anderung der Form einer Klappe oder von
ähnlichem.
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Um die oben genannte Aufgabe zu erfüllen, sieht die
vorliegende Erfindung ein Klimagerät gemäß Anspruch 1 vor.
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Das Winkeländerungs-Berechnungsmittel berechnet nach Empfang
eines Signales von dem Winkelregelungsmittel zur Regelung des
Winkels der am Luftauslaß vorgesehenen Klappe die Richtung
und den Betrag einer Änderung des Winkels der Klappe. Nach
Empfang des Berechnungsergebnisses des Winkeländerungs-
Berechnungsmittels behält das Drehgeschwindigkeits-
Regelmittel entweder die Drehgeschwindigkeit des Ventilators
auf einer vorgegebenen bei, wenn der Winkel der Klappe ein
Winkel maximaler Luftströmung ist, bei dem die durch den
Luftauslaß ausgeblasene Menge von Luft größtmöglich ist, oder
erhöht die Drehgeschwindigkeit des Ventilators um einen
bestimmten Wert, wenn der Winkel der Klappe um einen
speziellen Winkel in die Richtung weg von der Position des
Winkels maximale Luftströmung geändert hat, oder verringert
die Drehgeschwindigkeit des Ventilators um einen bestimmten
Wert, wenn der Winkel der Klappe sich um einen speziellen
Winkel in der Richtung auf die Lage des Winkels maximaler
Luftströmung hin geändert hat.
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Auf diese Weise wird die Drehgeschwindigkeit des Ventilators
in Abhängigkeit von dem Winkel der Klappe geregelt, was eine
Vereinfachung der Regelung gestattet, während es weiterhin
möglich ist, das Auftreten von Kondensationen und Geräusch
aufgrund Pulsation der Luftströmung zu verhindern, indem der
Regelbereich der Drehgeschwindigkeit des Ventilators richtig
festgelegt wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die vorliegende Erfindung wird besser verstanden mit der
detaillierten Beschreibung, die im folgenden gegeben wird und
den begleitenden Zeichnungen, die nur zum Zwecke der
Verdeutlichung gegeben werden und somit nicht beschränkend
für die vorliegende Erfindung sind, und worin:
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Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm eines Hauptteiles
einer Ausführungsform eines Klimagerätes der
vorliegenden Erfindung;
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Fig. 2 eine Ansicht zur Erläuterung einer Änderung eines
Winkels einer Klappe von einem Winkel maximaler
Luftströmung; und
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Fig. 3 ein Flußdiagramm ist, das eine Regelung derselben
Ausführungsform zeigt.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Nun wird die vorliegende Erfindung detaillierter mit Bezug
auf die durch die beigefügten Zeichnungen dargestellte
Ausführungsform beschrieben.
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Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines Hauptteiles einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Referenznummer 1
steht für eine Fernsteuerung, 2 für einen Mikrocomputer, 3
und 4 für Regler, 5 für einen Schrittmotor zum Antreiben
einer Klappe (horizontales Blatt), die an einem Luftauslaß
vorgesehen ist, und 6 für einen Ventilatormotor zum
Einspeisen von durch einen Wärmetauscher einem Wärmetausch
unterworfener Luft in den Luftauslaß. Die Klappe, der
Luftauslaß und der Wärmetauscher sind nicht in den
Zeichnungen dargestellt, weil sie gut bekannt sind.
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Der Mikrocomputer 2 ist mit einem Winkelregelungsmittel 2a
zur Regelung des Drehwinkels des Schrittmotores 5 (d.h. des
Winkels der Klappe) über den Regler 3, einem Winkeländerungs-
Berechnungsmittel 2b zur Berechnung der Richtung und des
Betrages einer Anderung des Winkels der Klappe nach Empfang
eines Signales von dem Winkelregelungsmittel 2a, und einem
Drehgeschwindigkeits-Regelmittel 2c zur Regelung der
Drehgeschwindigkeit des Ventilatormotors 6 über den Regler 4
versehen.
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Das Drehgeschwindigkeits-Regelmittel 2c läßt den
Ventilatormotor 6 mit einer Anzahl von Umdrehungen pro
Zeiteinheit rotieren, die durch die Fernsteuerung 1 oder
durch die automatische Regelung der Luftströmung über den
Regler 4 festgesetzt ist. Das Winkelregelungsmittel 2a
hingegen läßt den Schrittmotor 5 über den Regler 3 rotieren,
wenn er von der Fernbedienung 1 eine Anweisung zum
automatischen Schwenken empfangen hat, sodaß die Klappe
schwenkt, und dabei die Richtung der durch den Luftauslaß
ausgeblasenen Luft ändert. Die Klappe schwenkt, wie in Fig. 2
gezeigt ist, zwischen dem Winkel von 0º und dem unteren
Grenzwinkel, wobei eine Luftströmung ihr Maximum bei einem
Winkel (Aº) maximaler Luftströmung erreicht, welcher die
Position eines minimalen statischen Druckes ist.
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Wenn die Klappe unter Beibehaltung der oben genannten
vorgegebenen Drehgeschwindigkeit des Ventilatormotors 6 in
Schwenkung versetzt wird, wird sich der Betrag der
Luftströmung in Abhängigkeit von der Anderung des
Ausblaswiderstandes ändern, was zum Auftreten von
Kondensationen von Dampf an der Klappe und anderen führt.
Deshalb berechnet das Winkeländerungs-Berechnungsmittel 2b
die Anderung und ihren Betrag des Winkels der Klappe und dann
veranlaßt wiederum das Drehgeschwindigkeits-Regelmittel 2c,
basierend auf dem Berechnungsergebnis, daß die
Drehgeschwindigkeit des Ventilatormotors 6 sich in
Abhängigkeit von dem Winkel (Xº) der Klappe (d.h. der
Drehposition des Schrittmotors 5) in einer wie nachfolgend
beschriebenen Weise ändert, sodaß jegliche Kondensation
verhindert wird. Eine Anderung der Drehgeschwindigkeit des
Ventilatormotors 6 wird wie folgt bewirkt:
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(i) Wenn 0≤X≤A:
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(1) Die Drehgeschwindigkeit des Ventilators wird um -ΔWα
jedes Mal geändert, wenn sich die Klappe in die
Vorwärtsrichtung um Δαº bewegt hat; und
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(2) die Drehgeschwindigkeit des Ventilators wird um +ΔWα
jedes Mal geändert, wenn sich die Klappe in der
Rückwärtsrichtung um Δαº bewegt hat.
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(ii) wenn A≤X≤ untere Grenze:
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(1) die Drehgeschwindigkeit des Gebläses wird um +ΔWβ jedes
Mal geändert, wenn die Klappe sich in der Vorwärtsrichtung um
Δβº bewegt hat; und
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(2) Die Drehgeschwindigkeit des Ventilators wird um -ΔWβ
jedes Mal geändert, wenn sich die Klappe in der
Rückwärtsrichtung um Δβº bewegt hat.
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Dabei wird angenommen, daß die Drehgeschwindigkeit des
Ventilators (W') die minimale bei der festgelegten
Drehgeschwindigkeit (W) ist. Somit wird das Ergebnis:
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W' = W + ΣΔW (ΔW: ±ΔWα, ±ΔWβ)
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W' ≥ W
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Zusätzlich wird angenommen, daß der Bereich der Anderung der
Drehgeschwindigkeit des Ventilators einer ist, in dem jede
Anderung des Geräusches der Luftströmung unterdrückt werden
kann, sodaß dort keinerlei Geräusch aufgrund Pulsation der
Luftströmung auftritt.
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Der Regelungsbetrieb der vorliegenden Ausführungsform ist im
folgenden gemäß dem Ablaufdiagramm in Fig. 3 erläutert.
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Beim Schritt S1 entscheidet das Winkelregelungsmittel 2a, ob
oder ob nicht eine Anweisung zum automatischen Schwenken von
der Fernsteuerung 1 ausgegeben wurde. Wenn dies geschehen
ist, regelt das Winkelregelungsmittel 2a den Schrittmotor 5
über den Regler 3, sodaß die Klappe automatisen schwenkt,
während es ein Signal an das Winkeländerungs-
Berechnungsmittel 2b ausgibt, das einen Schwenkwinkel
darstellt. Basierend auf dem Signal von dem
Winkelregelungsmittel 2a, berechnet das Winkeländerungs-
Berechnungsmittel 2b die Richtung und den Betrag der Änderung
des Winkels der Klappe. Als nächstes bestimmt bei Schritt S2
das Drehgeschwindigkeits-Regelmittel 2c die Schwenkrichtung
der Klappe basierend auf dem Berechnungsergehnis des
Winkeländerungs-Berechnungsmittels 2b, während es bestimmt,
ob der Winkel der Klappe über oder unter Aº ist. Nachfolgend
beim Schritt S3 wird entschieden, ob oder ob nicht eine
Änderung von Δαº oder βº im Schwenkwinkel aufgetreten ist.
Dann schreitet der Ablauf weiter zu Schritt S4, wenn solch
eine Änderung autgetreten ist, wo gemäß den Verfahren (i) und
(ii) mit der Lage der Klappe und Änderung des arm
enthaltenen Schwenkwinkels, die gegenwärtige
Laufdrehgeschwindigkeit W' des Ventilatormotors um ΔWα oder
ΔWβ vergrößert oder verringert wird, um eine neues W' zu
erzielen. Bei Schritt S5 wird entschieden, ob oder ob nicht
dieses neue W' kleiner als die vorgegebene
Drehgeschwindigkeit (W) ist. Wenn W'> W, geht der Ablauf
unverändert zu Schritt S6 weiter, wo die Drehgeschwindigkeit
des Ventilatormotors 6 auf W' verändert wird; falls W'≤W,
dann wird die Beziehung W¹=W beim Schritt S9 erreicht und
danach kommt Schritt S6 zum Erfolg, wo die
Drehgeschwindigkeit des Ventilatormotors 6 auf genau W'
geändert wird. Im folgenden Schritt S7 wird entschieden, ob
oder ob nicht eine Anweisung zum Anhalten des automatischen
Schwenkens von der Fernsteuerung 1 ergangen ist. Wenn dies
nicht der Fall ist, kehrt der Ablauf auf Schritt S2 zurück,
wo der vorstehende Ablauf wiederholt wird. Wenn dies nicht
der Fall ist, geht der Ablauf zu Schritt S8, wo die
Drehgeschwindigkeit des Ventilatormotors mit der
augenblicklichen Laufdrehgeschwindigkeit beibehalten wird.
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Auf diese Weise wird die Drehgeschwindigkeit des Ventilators
in Abhängigkeit von dem Betrag der Änderung des Winkels der
Klappe von dem Winkel maximaler Luftströmung erhöht oder
verringert, sodaß die Menge der durch den Luftauslaß
ausgeblasenen Luft nicht in einem großen Maß verändert wird.
Somit ist es möglich, jegliches Auftreten von Kondensationen
zu verhindern, ohne den Aufbau der Klappenform und von
ähnlichem zu ändern. Es ist ebenfalls möglich, jegliches
Auftreten von Geräusch aufgrund Pulsation des Luftausblasen
durch richtiges Einstellen des Regelbereiches der
Drehgeschwindigkeft des Ventilators zu unterdrücken. Des
weiteren ist der daraus folgende Inhalt der Regelung
einfanner als jener einer Last-Antwortregelun und somit kann
die Anzahl von Mannstunden, die für einen Test zur Bestimmung
von Konstanten erforderlich ist, verringert erden, während
die daraus folgende Schalttechnik vereinfacht werden kann.
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Wie von der vorangegangenen Beschreibung offensichtlich ist,
umfaßt das Klimagerät der vorliegenden Erfindung: ein
Winkeländerungs-Serechnungsmittel um, bei Empfang eines
Signales von einem Winkelregelungsmittel zur Regelung eines
Winkels einer an einem Luftauslaß vorgesehenen Klappe, die
Richtung und den Betrag einer Änderung des Winkels der Klappe
zu berechnen; und ein Drehgeschwindigkeits-Regelmittel, um,
bei Empfang des Berechnungsergebnisses des Winkeländerungs-
Berechnungsmittels die Drehgeschwindigkeit des Ventilators
auf einer vorgegebenen zu belassen, wenn der Winkel der
Klappe ein Winkel maximaler Luftströmung ist, bei dem der
Betrag durch den Luftauslaß ausgeblasenen Luft ein Maximum
ist, die Drehgeschwindigkeit des Ventilators um einen
bestimmten Wert zu vergrößern, wenn der Winkel der Klappe
sich um einen bestimmten Winkel in der Richtung weg von der
Position des Winkels maximaler Luftströmung geändert hat, und
die Drehgeschwindigkeit des Ventilators um einen bestimmten
Wert zu verringern, wenn der Winkel der Klappe sich um einen
bestimmten Winkel in der Richtung hin auf die Position des
Winkels maximaler Luftströmung geändert hat. Somit ist es
möglich, jegliches Auftreten von Kondensationen und Geräusch
aufgrund Pulsation der Luftströmung zu verhindern, die Anzahl
von Mannstunden und die Materialkosten aufgrund der Tatsache
zu reduzieren, daß kein komplizierter Aufbau erforderlich
ist, und eine Verringerung der Gesamtkosten ur ein
wesentliches Maß durch die Verringerung der Anzahl von
Mannstunden für den Test zur Bestimmung der Konstanten und
durch die Verringerung von Schaltkomponenten aufgrund der
Tatsache, daß keine komplexe Regelung erforderlich ist, zu
gestatten.