JPH0535341A - 冷暖房機器の温度制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】設定温度に対し室内温度を近接制御するように
した冷暖房機器の温度制御方法を提供する。 【構成】冷暖房機器の温度制御において、設定温度に伴
う、任意の運転段階を少くとも３種以上に設定し、設定
温度と室内温度のエラー温度を検出し、検出された温度
に関連して所定のエラー温度検出時間に対する発熱量を
基準値として、比例積分微分演算法による全体発熱量を
検出した後、検出された発熱量を以前状態の発熱量と加
減して出た発熱量で温度をセッテイングさせ、設定温度
に室内温度を近接させるようシステムの負荷、例えば、
ファンモータ、電子ポンプ等を作動制御するように構成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷暖房機器の温度制御
方法に係わり、特に、暖房時の目標温度、即ち設定温度
“強”、“中”、“弱”に対し、室内温度を近接制御す
べくなした冷暖房機器の温度制御方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の冷暖房機器において、温度の制御
方法は通常任意の設定温度と室内温度を比較し、設定温
度より室内温度が低くなればシステムを強運転して温度
を高め、反対に、設定温度より室内温度が高ければ、シ
ステムを弱運転して温度を下げるようにしている。

【０００３】しかし、この制御方法はシステムを設定温
度に対し、強弱の２段制御をなすので制御が容易になる
反面、設定された温度に対する室内温度の近接制御がな
されにくいので室内を快適な環境に維持させることがで
きなかったし、又、燃料消費が多いという問題を有して
いた。

【０００４】このような問題を解決するものとして、従
来技術の代表的なものとしては、米国特許第４，６９
７，４３０号が開示されている。該特許は発熱温度を制
御可能なエアコンディショナに関するもので、目標温度
ＴＳ、室内温度ＴＡと発熱温度ＴＲに関連してマイクロ
プロセッサは目標温度ＴＳと室内温度ＴＡの差が室内最
適の空調状態の△ＴＩ値の発熱量の範囲内にあるかを判
断し、その結果に従って△ＴＩ値の発熱量の温度に近接
されるときまで発熱温度ＴＲを高めるか、又は下げるよ
うにし、補正された目標温度ＴＳ´を更にフィードバッ
クするので、目標温度ＴＳと室内温度ＴＡ間の偏差を減
らすように構成されていた。

【０００５】このような温度制御方法は任意の目標温度
と室内温度を比較して、比較結果に従って予め記憶させ
た発熱制御段階の該当データを、マイクロプロセッサが
引き出して、負荷を多数の発熱段階で制御する多段制御
方法であった。該方法は、目標温度まで室内温度を上昇
させるが、設定温度の制御範囲外の温度差が発生する際
には、発熱制御が不可能になり、又、制御方法が画一的
であるので、流動性がないという欠点を有した。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は設定
温度に伴う、任意の運転段階を少なくとも３種以上を設
定し、設定温度に対する室内温度の差に対し、所定遅延
時間内のシステム発熱量を算出し、得られた発熱量を基
準にして全体発熱量を算出することにより、設定温度に
室内温度が接近されるべくシステムの負荷、例えば、フ
アンモータ、電子ポンプ等を作動制御するように構成さ
れている。

【０００７】本発明の主なる目的は、設定温度に対し室
内温度を近接制御するようになした冷暖房機器の温度制
御方法を提供することにある。

【０００８】本発明の他の目的は、室内温度と設定温度
を比較してエラー温度を演算し、所定遅延時間の間温度
変化に影響を与える発熱量を検出し、該発熱量を基準と
してエラー温度と発熱量の相関関係に根拠した比例積分
微分演算によるシステム負荷を制御する冷暖房機器の制
御方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、温度、時間等
の入力信号を設定する入力キー等を含むキーマトリック
ス手段と、キー入力状態を表示するディスプレイ部と、
室内温度を感知する室温感知手段と、前記手段よりの信
号を受信して所定のプログラミングに従って制御信号を
出力するマイクロプロセッサと、前記プロセッサよりの
信号により作動制御されるフアンモータ部、送風モータ
部、電子ポンプと、バーナ部とからなり、前記マイクロ
プロセッサが室内温度変化速度に関する入力信号の有無
を判別する段階と、室内温度変化速度入力信号があれ
ば、比例積分微分演算法の比例積分微分演算計数をセッ
ティングする段階と、エラー温度検出時間が変更されて
いるかの可否を判別する段階と、エラー温度検出時間が
変更されていれば、その変更データをセッティングする
段階と、前記エラー温度検出時間の経過の可否を判別す
る段階と、前記エラー温度検出時間が経過した時、設定
温度と室内温度とのエラー温度を検出する段階と、前記
検出されたエラー温度に対し、エラー温度検出時間にお
ける発熱量を基準として比例積分微分演算にて発熱量を
演算する段階と、演算された発熱量をセッティングする
段階と、基準セッティングされた発熱量と以前状態の発
熱量とを加減してセッティングする段階でシステム負荷
を制御するように構成されている。

【００１０】

【実施例】以下、添付された図面に基づき、本発明を詳
細に説明する。

【００１１】図１は、本発明に利用される冷暖房機器の
全体ブロック図にて、キーマトリックス１は各種温度、
時間等の入力信号を設定する入力キー等がマトリックス
形態で構成されている。

【００１２】ディスプレイ部２は前記キーマトリックス
１よりキー入力された信号に従う状態で情報を表示す
る。

【００１３】室温感知部３は室内温度をサーミスタ等の
ような室温感知素子を利用して、室内温度を感知するよ
うに構成されている。

【００１４】マイクロプロセッサ４は各部において入力
される信号を受信し、室温感知手段からの信号に対し、
所定のプログラミングに従ってシステム負荷を制御す
る。

【００１５】フアンモータ部５はマイクロプロセッサ４
からの制御信号により駆動されながら、燃焼されて出る
熱気を室内に吹き出すように構成されている。

【００１６】送風モータ部６はマイクロプロセッサ４よ
りの制御信号により所定の回転数で駆動しながら、気化
器に空気を吹き入れるように構成されている。

【００１７】電子ポンプ部７はマイクロプロセッサ４よ
りの制御信号により、気化器に燃料を供給するように構
成されている。

【００１８】バーナ部８は電子ポンプ部７と送風モータ
部６より供給される燃料及び空気を混合して、気化させ
た混合ガスを燃焼させるべく構成されている。

【００１９】因って、冷暖房機器はキーマトリックス１
において温度を設定すれば、マイクロプロセッサ４にお
いては既に設定された温度に従って、負荷を駆動させる
と同時にディスプレイ部２を通じて、該情報が表示され
る。その後、室温感知部３においては、室内温度を感知
し、感知された温度に対するデータをマイクロプロセッ
サ４に入力させる。

【００２０】マイクロプロセッサ４は、既に設定された
温度と室内温度を比較演算して、演算されたデータ値で
送風モータ部６と電子ポンプ部７を制御して、所定の回
転数で空気及び燃料をそれぞれ送風及び噴射させ、バー
ナ部８をして燃焼させ、設定温度まで室内温度を到達せ
しめることになるが、この際、マイクロプロセッサ４に
おいて設定温度まで室内温度を到達せしめるべく所定の
プログラミングに従って負荷制御をなすようにしてい
る。

【００２１】先ず、基準発熱量を定めた状態において、
設定温度に該当する発熱をなすようにマイクロプロセッ
サ４が負荷を制御し、所定時間付室内温度感知機から室
内温度信号を受信する。この際、設定温度は室内温度と
比較され、それらのエラー温度（誤差温度）が演算され
る。因って、該エラー温度に対する発熱量が算出される
べくなすためには、先ず、所定時間中の発熱量を算出す
べきであるが、本発明においては、エラー検出時間を設
定しており、即ち、現在の発熱状態における所定の遅延
時間を有するようになすことにより、エラー発熱量△Ｕ
Ｋを検出する。

【００２２】この際、エラー発熱量△ＵＫ＝ＵＫ−ＵＫ
−１になる。ＵＫはＵＫ−１の発熱量を投入した後、一
定時間遅延の後検出された発熱量であり、ＵＫ−１は初
期発熱量又は過去の発熱量である。

【００２３】前記エラー発熱量△ＵＫを比例積分微分演
算を行えば、即ち、△ＵＫ＝ＵＫ−ＵＫ−１＝ＫＰ（Ｅ
Ｋ−ＥＫ−１）＋ＫＩ（ＥＫ＋ＥＫ−１）＋ＫＤ｛（Ｅ
Ｋ−ＥＫ−１）−（ＥＫ−１−ＥＫ−２）｝になる。

【００２４】ここで、ＥＫはエラー温度であり、ＥＫ−
１は以前状態のエラー温度であり、ＫＰ，ＫＩ，ＫＤは
比例積分微分演算計数ＰＩＤ係数である。

【００２５】このような比例積分微分演算方法により検
出された発熱量を更に以前状態の発熱量ＵＫ−１に、前
記演算して検出されたエラー発熱量△ＵＫを加えれば、
現発熱量ＵＫになる。

【００２６】ＵＫ＝ＵＫ−１＋△ＵＫになる。

【００２７】この際、ＰＩＤ係数ＰＩＤは図１のキーマ
トリックス１のキー操作により任意に変換することがで
きる。

【００２８】従って、前記比例積分微分演算により行わ
れる制御方法として、キーマトリックス１より室内温度
変化時間を高速暖房にて選択した場合には、温度変化時
間△ｔに対し、室内温度℃変化波型曲線が図２（ａ）に
示すように急傾斜をなしながら、室内温度が設定温度に
速やかな時間内に一致するようになり、中速暖房を選択
した場合には図２（ｂ）に示すように、高速暖房よりは
温度変化時間△ｔに対し、緩い傾斜であるが、高速暖房
よりは速い時間に室内温度が設定温度に一致するように
なり、低速暖房を選択した場合には図２（ｃ）に示すよ
うに、中速暖房よりもっと緩い傾斜をなすが、室内温度
が中速暖房より速い時間に室内温度が設定温度に一致す
るようになる。

【００２９】前記のような比例積分微分演算法によれ
ば、制御された発熱は、フアンモータ部５の駆動により
室内に吹き出されるので、室内温度を速い時間内に設定
温度まで上昇させることができる。

【００３０】図３は、図１の冷暖房機器を利用して温度
制御する過程を示したフローチャートである。

【００３１】段階３００においては、任意に基準発熱量
を設定させた状態において、室内温度変化速度に対する
入力信号の有無を判別する。室内温度変化速度キーが入
力されている場合には段階３０１に移行して、高速暖房
キーであるか、低速暖房キーであるかを判別することに
より、マイクロプロセッサ４に既に設定された負荷制御
のためのＰＩＤ係数になるＫＰ，ＫＤ，ＫＩを選択する
ようになり、この際、室内温度変化速度入力信号があれ
ば、比例積分微分演算法の演算高速データ、低速データ
であるか、中速データ中の何れか一つの発熱データを選
択するようになる。

【００３２】段階３０２においては、所定のエラー（誤
差）温度検出時間△ｔが変更されているかの可否を判別
するようになり、エラー温度検出時間が変更されたなら
ば、段階３０３において、変更されたエラー温度検出時
間に関するデータをセットし、段階３０４に移行する。
段階３０４においては、所定遅延時間になるエラー温度
検出時間、即ち、サンプリング時間△ｔが経過されたか
を判断する。

【００３３】エラー温度検出時間が経過した時、設定温
度と室内温度とのエラー温度を段階３０５において検出
する。この際、サンプリング時間△ｔにおける発熱量が
演算される。因って、段階３０６においては、検出され
たエラー温度を比例積分微分演算して全体発熱量を演算
する。

【００３４】演算された発熱量は、段階３０７において
セッティングされるので、段階３０８においては、セッ
ティングされた発熱量に対し、以前状態の発熱量を加減
して演算された室内温度にて設定するようになる。

【００３５】従って、図１のキーマトリックス１よりマ
イクロプロセッサ４に、発熱温度に対するキー信号が入
力されれば、マイクロプロセッサ４においては、室内温
度変化速度のデータの有無を判別する段階３００におい
て、冷暖房中に室内温度変化速度に対する入力がなけれ
ば、エラー温度検出時間が変更されているかの有無を判
別する段階３０２に移行し、若し、室内温度変化速度に
対する入力があれば、所定速度の空調作動をセッティン
グする段階３０１に移行して、室内温度変化速度に対す
るデータが、“高速、中速、低速”であるかを夫々判断
し、それに該当する速度に対応する負荷制御をなすべ
く、比例積分微分演算計数をセッティングさせた後、負
荷制御をするようになり、所定時間後、段階３０２に移
行して、エラー温度検出時間の変更の有無を判別するよ
うになる。

【００３６】この際も、エラー温度検出時間の変更がな
ければ、エラー温度検出時間の経過の可否を判別する段
階３０４に移行し、若し、エラー温度検出時間が変更さ
れたならば、変更された時間データをセッティングさせ
る段階３０３において、変更された時間をセッティング
させ、前記段階３０４に移行して、セッティングされた
エラー温度検出時間△ｔの経過の可否を判別するように
なる。

【００３７】この際、エラー温度検出時間が経過されな
かったならば、初めの段階に戻り、経過されたならば、
エラー温度検出段階３０５に移行して、設定温度から室
内温度を減算してエラー温度を検出し、段階３０５にお
いて検出されたエラー温度に基づいて比例積分微分演算
でエラー温度に対する発熱量を演算した（段階３０６）
後、段階３０６において演算された発熱量は、発熱量セ
ッティング段階３０７においてセッティングさせる。

【００３８】前記のようにエラー温度に対する演算され
た発熱量は、以前状態発熱量と加減演算して現発熱量を
検出して出す段階３０８を経て、上記検出された発熱量
に制御する（段階３０９）。その後、最初の段階に戻る
ようにする繰り返し過程を行なうことにより、設定温度
に室内温度を近接させることができる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したところのように、本発明は
冷暖房機器の温度を制御するために、任意に基準発熱量
を設定した状態において、設定温度から室内温度を差し
引いてエラー温度を検出し、検出されたエラー温度を比
例積分微分演算法にて発熱量を検出し、該発熱量を以前
状態発熱量と加減して得た発熱量で、温度をセッティン
グさせ、設定温度に室内温度を近接させるべく制御でき
るようになすことにより、冷暖房時、温度変化の状態を
最も快適に感じられ、燃料消費も減らすことができる最
適の冷暖房機器を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に利用される冷暖房機器の全体ブロック
図である。

【図２】図２（ａ），（ｂ）及び（ｃ）は、本発明の温
度制御方法に伴う室内温度変化状態を示すグラフであ
る。

【図３】本発明による冷暖房機器の温度制御方法のフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１ キーマトリックス ２ ディスプレイ部 ３ 室温感知部 ４ マイクロプロセッサ ５ フアンモータ部 ６ 送風モータ部 ７ 電子ポンプ部 ８ バーナ部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷暖房機器の温度制御方法において、 入力される室内温度変化速度に対し、比例積分微分演算
   にて発熱量を設定させる段階と、 エラー温度検出時間を変更してエラー温度検出時間の経
   過を判別する段階と、 設定温度と室内温度とのエラー温度を検出し、エラー温
   度に対する発熱量を比例積分微分演算して、以前状態の
   発熱量と加減演算させた後、演算された発熱量を温度で
   セッティング制御する段階とからなることを特徴とする
   冷暖房機器の温度制御方法。
2. 【請求項２】 前記発熱量設定段階は、任意に基準発熱
   量を設定させた状態において、室内温度変化速度に対す
   る入力信号の有無を判別する段階（３００）と、前記室
   内温度変化速度入力信号があれば、所定の設定温度に対
   する負荷制御演算計数をセッティングする段階（３０
   １）とからなり、 前記エラー温度検出時間判別段階は、エラー温度検出時
   間が変更されているかの可否を判別する段階（３０２）
   と、前記エラー温度検出時間が変更されたならば、エラ
   ー温度をセッティングする段階（３０３）と、前記エラ
   ー温度検出時間経過の可否を判別する段階（３０４）と
   からなり、 前記温度セッティング段階は、前記エラー温度検出時間
   が経過された時、設定温度と室内温度とのエラー温度を
   検出する段階（３０５）と、前記検出されたエラー温度
   に対する比例積分微分演算法で発熱量を演算する段階
   （３０６）と、演算された発熱量をセッティングする段
   階（３０７）と、前記セッティングされた発熱量と以前
   状態発熱量とを加減して、演算された発熱量を室内温度
   でセッティングする段階（３０８）とからなることを特
   徴とする請求項１に記載の温度制御方法。
3. 【請求項３】 所定のエラー温度検出時間の発熱量を演
   算し、設定温度と室内温度とのエラー温度に対し、前記
   発熱量を基準値でエラー温度の発熱量をＰＩＤ演算され
   るようにしたことを特徴とする請求項１に記載の温度制
   御方法。