JP2500561B2 - 空気調和機の風量制御方式 - Google Patents

空気調和機の風量制御方式

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JP2500561B2 JP3358818A JP35881891A JP2500561B2 JP 2500561 B2 JP2500561 B2 JP 2500561B2 JP 3358818 A JP3358818 A JP 3358818A JP 35881891 A JP35881891 A JP 35881891A JP 2500561 B2 JP2500561 B2 JP 2500561B2
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卓弘 田村
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、空気調和機における室
内側熱交換器器からの送風量を制御する空気調和機の風
量制御方式に関する。
【0002】
【従来の技術】室内用ファンを備えた室内側熱交換器、
コンプレッサ、室外側熱交換器及び膨張弁を順次連結
し、コンプレッサにより冷媒を循環させ、圧縮と膨張を
繰り返す冷却サイクルを用いて冷房または暖房を行う空
気調和機において、コンプレッサを動作させて冷房また
は暖房運転を行っている時に、室内温度が設定温度に達
すると、コンプレッサを停止(オフ)させて冷却サイク
ルの冷媒循環を停止させ、室内温度が設定温度よりも高
く(冷房運転時)、或いは設定温度よりも低く(暖房運
転時)なるとコンプレッサを再び起動(オン)させる方
式が一般に用いられている。
【0003】従来、上記コンプレッサをオン・オフさせ
る方式を用いた空気調和器においては、コンプレッサが
オフした時に室内用ファンを高速運転から低速運転、即
ち室内における送風を強から弱(または強→中→弱)に
段階的に切り替え、コンプレッサがオンした時に室内用
ファンを低速運転から高速運転、即ち室内における送風
を弱から強(または弱→中→強)に段階的に切り替える
風量制御方式が知られている(例えば、実開昭57− 588
26号公報参照)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の風量制御方式においては、コンプレッサのオン・オ
フに応じて室内ファンの送風量が2段階(または3段
階)に急激に変化するものであり(図9参照)、室内温
度の変化状況に関係なく段階的に変化しているために利
用者は違和感を感じ、送風量が急激に減少すると、室温
が高いように感じる等、体に当たる風の強さにより体感
温度が変化するものであるから、体感的に不快感を与え
るという問題があった。
【0005】本発明の目的は、ファジー推論を用いるこ
とにより、室内温度の変化状況に対応した連続的な送風
量制御を行い、快適な空気調和を行うことのできる空気
調和機の風量制御方式を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の空気調和機の風量制御方式は、室内用ファン
を備えた室内側熱交換器、コンプレッサ、室外側熱交換
器及び膨張弁を順次連結して成り、室内温度に応じてコ
ンプレッサをオン・オフさせる空気調和機において、設
定温度と室内温度との温度差及び室内温度変化率とを検
出し、検出された温度差と室内温度変化率とを入力し、
経験則により予め定めた制御ルールに基づき、ファジー
推論演算により風量指数として室内用ファンの制御量を
演算するものであり、送風量を連続して変化させること
ができ、違和感の無いスムーズな風量制御を行うことが
できる。
【0007】
【実施例】本発明の実施例を説明すると、先ずデータを
取り込むタイミングをサンプリングタイマで計測し、サ
ンプリングタイムアップ時の室内温度Tm をデータとし
て取り込み、設定温度Ts と室内温度Tm の温度差|Δ
T|を絶対値として算出する。 |ΔT|=|Ts −Tm | 算出された温度差|ΔT|に基づき、図1に示すメンバ
ーシップ関数により入力メンバーシップ値を求め、温度
差ファジーデータを求める。図1において、ZO(ちょ
うど良い)、NS(やや差がある)、NM(差がある)
及びNB(差が大きい)の4段階としている。
【0008】また、前回検出した室内温度Tm1と今回検
出された室内温度Tm との差として室内温度変化率(以
下、変化率という)Dを求める。 D=ΔTm /Δt=Tm −Tm1 算出された変化率Dに基づき、図2に示すメンバーシッ
プ関数により入力メンバーシップ値を求め、変化率ファ
ジーデータを求める。図2において変化率Dは、N(負
に変化している)、ZO(変化無し)及びP(正に変化
している)の3段階としている。
【0009】上記温度差ファジーデータ及び変化率ファ
ジーデータから、予め設定したルールを参照して出力メ
ンバーシップ値を求める。本実施例におけるルールは、
図3にマトリックスとして示されているように12種類
定められ、出力メンバーシップ関数Wは、ZO(微
風)、PS(弱風)、PM(中風)及びPB(強風)の
4段階としている。即ち制御ルールは、 R1:もし温度差|ΔT|が零に近くなる、即ち|ΔT
|=ZO(ちょうど良い)であり、変化率D=N(負に
変化している)であれば、出力メンバーシップ関数Wは
ZO(微風)となる。換言すれば、室内温度Tmが設定
温度Tsに近くなり、設定温度Tsと室内温度Tmの温
度差|ΔT|がちょうど良く、変化率Dが負に変化して
いる、即ち室内温度Tmが下がる方向に変化している時
は送風を微風とする。 (R1:If|ΔT| is ZO and D is
N,then W is ZO) R2:もし温度差|ΔT|=NS(やや差がある)であ
り、変化率D=N(負に変化している)であれば、出力
メンバーシップ関数WはPS(弱風)となる。 (R2:If|ΔT| is NS and D is
N,then W is PS) 以下同様にR12まで12とおりの制御ルールが示され
ている。図4において、出力メンバーシップ関数Wを、
風量指数に対する出力メンバーシップ値(グレード)
示している。
【0010】前記温度差ファジーデータ及び変化率ファ
ジーデータから、上記制御ルールを参照して、min.
合成により出力メンバーシップ値を求め、それをma
x.合成することにより得られた出力メンバーシップ合
成値を一点化演算即ち逆ファジー化を行う。なお、逆フ
ァジー化を行う演算式は、重心演算式f=∫f(x)
・x dx/∫f(x)dxを変形し、 W=(a・α+b・β+c・γ+d・δ)/(a+b+c+d) で算出する。但し、図4において、aはZOの出力メン
バーシップ合成値(グレード)、bはPSの出力メンバ
ーシップ合成値(グレード)、cはPMの出力メンバー
シップ合成値(グレード)、dはPBの出力メンバーシ
ップ合成値(グレード)であり、α,β,γ,δは予め
決められている重みづけ係数であり、例えばα=0、β
=5、γ=10、δ=15というように、適宜の係数で
重みづけすれば良い
【0011】上記演算式で逆ファジー化されて求められ
たWは風指数であり、図5に示す風量テーブル、或
いは図6に示すファン回転数−アドレスのグラフにおけ
るアドレスとなり、必要なファン回転数が求められ、求
められた回転数に応じた制御信号が出力されるもので、
本実施例では風量指数が16段階になっており、細かい
回転数制御を行うために連続的な送風量変化が得られ
る。図7に上記ファジー推論のフローチャート(アルゴ
リズム)を示す。
【0012】一例を挙げて説明すると、サンプリングタ
イムを3分間とし、設定温度Ts =26℃、今回室内温度
Tm =22.9℃、前回室内温度Tm1=21.5℃とすると、温
度差|ΔT|=2.1 、変化率D=+1.4 となる。図1か
ら求められる温度差|ΔT|のメンバーシップ値は、温
度差ファジーデータとして、ZO(2.1 )=0、NS
(2.1 )=1.0 、NM(2.1 )=0、NB(2.1 )=0
が得られる。また、図2から求められる変化率Dのメン
バーシップ値は、変化率ファジーデータとして、N(+
1.4 )=0、ZO(+1.4 )=0、P(+1.4 )=1.0
が得られる。
【0013】上記温度差ファジーデータ及び変化率ファ
ジーデータの全てに対して制御ルール(図3参照)を参
照すると、次の値が得られる。 R1:ZO=0 R5:ZO=0 R9:PS=0 R2:PS=0 R6:PS=0 R10:PM=1.0 R3:PS=0 R7:PM=0 R11:PB=0 R4:PM=0 R8:PB=0 R12:PB=0 尚、上記出力メンバーシップ値はmin.合成により求
めている。例えばルールR2について、温度差ファジー
データのNSのグレードは1.0、変化率ファジーデー
タのNのグレードは0であるから、この両グレード値の
うち小さい方の値が出力メンバーシップ値PSのグレー
ドとなる。即ちPS=0となる。これを整理して、各出
力メンバーシップ値ZO,PS,PM,PBのグレード
を求めると、 ZO=0、PS=0、PM=0,1.0、PB=0 となる。つまり、出力メンバーシップ値ZOは、R1と
R5の2つの制御ルールからグレード値が得られるが、
その値は共に0であるから、結局、ZOのグレードは0
だけである。 同様に、PSは、R2,R3,R6,R9
の4つの制御ルールからグレード値が得られるが、その
値は共に0であるから、結局、PSのグレードは0だけ
である。 PMについては、R4,R7,R10の3つの
制御ルールからグレード値が得られるが、R4とR7は
共に0、R10から得られるグレードが1.0であるか
ら、結局、PMのグレードは、この段階では、0と1.
0の複数の値をもつことになる。 PBについては、R
8,R11,R12の3つの制御ルールからグレード値
が得られるが、その値はすべて0であるから、結局、Z
Oのグレードは0だけである。そして、PM=0,1.
0と複数の値があるものについては、最大値をとる(m
ax.合成)ことにより、出力メンバーシップ合成値は ZO:a=0、PS:b=0、PM:c=1.0、PB:d=0 となる。
【0014】次に、上述の逆ファジー化を行うと、上述
のとおり、a=0、b=0、c=1.0、d=0である
から、重みづけ係数をα=0、β=5、γ=10、δ=
15とすると、=(0×0+0×5+1.0×10+0×15)/(0+0+1.0+0 )=10 となり、この値を図5の風量テーブル、または図6のフ
ァン回転数−アドレスのグラフのアドレス値として風量
を求めると、ファン回転数は1,400rpm(中風)
となるから、ファン回転数を1,400rpmに制御す
る。
【0015】上述の構成により、室内熱交換器のファン
による送風量を連続的に制御することができ、室温変化
に対応した送風量変化時に違和感を与えること無く、体
感温度としての室温の変化も最小限に抑えることができ
る。
【0027】
【発明の効果】本発明は、上述のとおり構成されている
から次に述べる効果を奏する。設定温度と室内温度との
温度差及び室内温度変化率とを入力し、経験則により予
め定めた制御ルールに基づき、ファジー推論演算により
室内用ファンの制御量を演算するものであり、室内熱交
換器のファンによる送風量を連続的に制御することがで
き、室温変化に対応した送風量変化時に違和感を与える
こと無く、体感温度としての室温の変化も最小限に抑え
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る設定温度と室内温度との温度差
に対するファジーデータのメンバーシップ関数である。
【図2】 本発明に係る室内温度変化率に対するファジ
ーデータのメンバーシップ関数である。
【図3】 本発明に係る制御ルールのマトリックスであ
る。
【図4】 本発明に係る風量指数に対するファジーデー
タのメンバーシップ関数である。
【図5】 本発明に係る風量テーブルの一例である。
【図6】 本発明に係る風量指数に対するファン回転数
のグラフである。
【図7】 本発明に係るファジー推論のフローチャート
(アルゴリズム)である。
【図8】 本発明に係る制御動作のタイムチャートであ
る。
【図9】 従来の方式による制御動作のタイムチャート
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田村 卓弘 兵庫県神戸市中央区明石町32番地 株式 会社ノーリツ内 (72)発明者 井上 信之 兵庫県神戸市中央区明石町32番地 株式 会社ノーリツ内 (56)参考文献 特開 平5−149598(JP,A) 特開 平4−15445(JP,A) 特開 平4−32646(JP,A) 特開 平4−283346(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 室内用ファンを備えた室内側熱交換器、
    コンプレッサ、室外側熱交換器及び膨張弁を備え、室内
    温度に応じてコンプレッサをオン・オフさせる空気調和
    機において、予め定めた設定温度と室内温度との温度差
    及び室内温度変化率を検出し、検出された温度差と室内
    温度変化率を入力し、予め定めた制御ルールに基づき、
    ファジー推論演算により室内用ファンの制御量を演算す
    ることを特徴とする空気調和機の風量制御方式。
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