JPH06109307A - 空気調和機の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 空気調和機のファジィ制御において当該消費
電力を小さくして効率の向上を図る。 【構成】 空気調和機の制御方法において、ファジィ制
御に用いるメンバシップ関数のパターンとして室温の安
定性、外乱等による空調負荷の急激な変化に対する応答
性を重視したメンバシップ関数のパターンＡおよび当該
消費電力を重視したメンバシップ関数のパターンＢとを
有するメンバシップ関数部４と、室温コントロール時に
おいて圧縮機の運転周波数の切り替え回数を所定時間内
でカウントするカウンタ部５とを有し、このカウント値
が所定値に達したときには当該メンバシップ関数のパタ
ーンをＡからＢに切り替えて圧縮機２をファジィ制御す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はインバータ式空気調和
機において、室温制御にファジィ制御を用いた空気調和
機の制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来例】近年、この種の空気調和機の制御方法にあっ
ては、図６に示すように、室内温度（室温）のコントロ
ールをファジィ制御するため、例えば下記数１の（ａ）
乃至（ｆ）に示す制御ルールおよび図７乃至図９に示す
メンバシップ関数を有するメンバシップ関数部１と、そ
の制御ルールおよびメンバシップ関数を用いたファジィ
演算結果に応じて圧縮機２の運転周波数を切り替える制
御装置３とを有し、室温（Ｔｒ）と設定温度（Ｔｓ）と
の温度差を入力１とし、室温の時間的変化を入力２と
し、メンバシップ関数を参照して、入力１，２が制御ル
ールを満足する度合を計算する（ファジィ演算を行
う）。

【０００３】

【数１】 なお、上記数１の（ａ）乃至（ｆ）において、制御ルー
ルの前件部の入力変数Ｅは（Ｔｒ−Ｔｓ）で、入力変数
Ｄは室温の時間的変化（Ｔｒ１−Ｔｒ２）／分であり、
その後件部の出力変数Ｆは圧縮機の運転周波数の切り替
え量である。図７乃至図９に示すメンバシップ関数の模
式図において、ＮＢは負の方に大きく、ＺＲはゼロ（変
化なし）、ＰＢは正の方に大きく変化する。上記制御装
置３は室温および設定温度等に基づいて室内ファン、室
外ファン等を制御する。

【０００４】そして、室温コントロールは室温の安定
性、外乱（ドアや窓の開閉）等による空調負荷の急激な
変化に対する応答性の両方を満足するように、制御ルー
ルおよびメンバシップ関数が決定されるが、上記安定性
および応答性を十分に満足させることが困難であること
から、その安定性および応答性に対して中間的な特性を
示すように、上記数１の制御ルールおよび図７乃至図９
に示すメンバシップ関数が決定されている。

【０００５】上記決定されている制御ルールおよびメン
バシップ関数によると、図１０に示すように、室温コン
トロール時において空調負荷の状態に応じて圧縮機２の
運転周波数が切り替えられ、つまり運転周波数の切り替
え量を少なくし、かつ小刻みに切り替えていることか
ら、室温の安定化、外乱等による空調負荷の急激な変化
に対する応答性が良好となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記空気調
和機の制御方法において、上記圧縮機２の運転周波数が
高い頻度で切り替えられる場合室温の安定性等は良好で
あるが、その運転周波数の切り替えは室温の安定化等の
ために、高い頻度で行われることがあり、かつこの頻繁
な切り替えが長時間継続した場合、その運転周波数の切
り替えが少ない時と比較すると、当該空気調和機の消費
電力が高くなり、効率の低下を招くことになる。

【０００７】この発明は上記課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は室温コントロール時に圧縮機の運転周
波数の切り替えが頻繁に行われるときには消費電力を重
視したファジィ制御を用い、当該空気調和機の消費電力
を小さくして効率の向上を図ることができるようにした
空気調和機の制御方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するために手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、少なくとも検出室内温度および設定温
度に基づいて室内ファン、室外ファンおよび冷凍サイク
ルを構成する圧縮機を制御し、室内に冷風あるいは温風
を吹き出して同室内の温度を制御する際、上記検出室内
温度と設定温度との温度差を入力１とし、上記検出室内
温度の時間的変化を入力２とし、これら入力１および入
力２に基づいて予め設定されている制御ルールおよびメ
ンバシップ関数を用いてファジィ演算し、このファジィ
演算結果によって上記圧縮機の運転周波数を切り替える
空気調和機の制御方法であって、上記メンバシップ関数
のパターンとしては複数個有し、この複数個のパターン
のうち、少なくとも１つのメンバシップ関数のパターン
Ａは室内温度の安定化、外乱による当該空調負荷の変動
に対する応答性を重視したものであり、かつ他のメンバ
シップ関数のパターンＢは当該消費電力が小さくするよ
うにしたものであり、上記パターンＡのメンバシップ関
数を用いて室内の温度を制御している場合、所定時間内
において上記圧縮機の運転周波数の切り替え回数をカウ
ントし、このカウント数が所定回数ｎに達したときには
当該メンバシップ関数をパターンＢに切り替え、上記圧
縮機の運転周波数の切り替え量を大きくして同切り替え
回数を減らし、当該消費電力を小さく抑えて効率のよい
運転を可能としたことを要旨とする。

【０００９】

【作用】上記方法としたので、上記パターンＡのメンバ
シップ関数を用いて室温コントロールがファジィ制御さ
れているとき、所定時間ｔ内で圧縮機の運転周波数の切
り替え回数がカウントされる。例えば、外乱等によって
室温が急激に変化した場合、室温の安定化を図るため
に、圧縮機の運転周波数の切り替えが応答よく行われ、
その切り替え回数が多くなる。

【００１０】そして、所定時間内で上記運転周波数の切
り替え回数が所定値に達したときには上記メンバシップ
関数のパターンがＢに切り替えられ、当該制御ルールお
よびその切り替えられたパターンＢを用いてファジィ制
御が実行される。この場合、上記パターンＡが入力１
（室温と設定温度との温度差）および入力２（室温の時
間的変化）が大きくとも、それほど運転周波数の切り替
え回数が多くならないため、室温の安定化等は多少悪化
するものの、当該消費電力が小さくなり、効率の点で好
ましいものとなる。

【００１１】

【実施例】この発明の空気調和機の制御方法は、ファジ
ィ制御に用いるメンバシップ関数として複数個のパター
ン、例えば室温の安定性、外乱等による空調負荷の急激
な変化に対する応答性を重視したメンバシップ関数のパ
ターンＡと、当該消費電力を考慮したメンバシップ関数
のパターンＢとを有し、室温コントロール時において圧
縮機の運転周波数の切り替えが頻繁に行われないときに
は上記パターンＡにしたがって圧縮機のファジィ制御を
継続し、その運転周波数の切り替えが頻繁に行われると
きにはパターンをＡからＢに切り替えて圧縮機をファジ
ィ制御する。なお、上記ファジィ制御において、上記パ
ターンＡ．Ｂのメンバシップ関数に対する制御ルールは
上記数１の（ａ）乃至（ｆ）に示すものと同じである。

【００１２】そのため、図１に示すように、この発明の
制御方法が適用される空気調和機は、上記数１に示す制
御ルールおよび２つのパターンＡ，Ｂのメンバシップ関
数を有するメンバシップ関数部４と、室温コントロール
時に圧縮機２の運転周波数の切り替え回数をカウントす
るカウンタ部５とを有する制御装置６を備え、室内温度
（室温；Ｔｒ）と設定温度（Ｔｓ）との温度差を入力１
とし、室温の時間的変化（（Ｔｒ１−Ｔｒ２）／分）を
入力２としてファジィ演算し、かつ室温コントロール時
に運転周波数の切り替え回数が所定時間（ｔ分）内で所
定数ｎに達しないときは上記パターンＡのメンバシップ
関数を用いてファジィ演算し、その運転周波数の切り替
え回数が所定時間（ｔ分）内で所定数ｎに達したときに
は上記パターンＢのメンバシップ関数を用いてファジィ
演算を実行する。

【００１３】なお、上記メンバシップ関数のパターンＡ
は従来例で説明した図７乃至図９に示すものと同じであ
り、上記メンバシップ関数のパターンＢは室温の安定性
等が多少悪化しても、当該空気調和機の消費電力を小さ
くするパターンである。そのため、上記メンバシップ関
数のパターンＢは例えば図２乃至図４に示す形になって
おり、この図２乃至図４に示すパターンＢと図７乃至図
９に示すパターンＡとを比較すると、図から明かなよう
に、ファジィ制御の入力空間のファジィ分割について、
パターンＢの入力１および入力２の各ファジィ分割領域
のオーバラップの度合がパターンＡよりも大きく、パタ
ーンＢの出力の各ファジィ分割領域のオーバラップの度
合がパターンＡよりも小さくなっている。また、当該フ
ァジィ制御の制御ルールは従来例で説明した数１の
（ａ）乃至（ｆ）に示すものと同じである。

【００１４】そして、当該空気調和機の運転、例えばリ
モコンによる設定温度および室温等に基づいて室内ファ
ン、室外ファンおよび圧縮機２等が制御されるものする
と、上記制御装置６においてはその制御に伴って室温コ
ントロールが行われる。このとき、運転開始時にあって
は、上記数１の（ａ）乃至（ｂ）に示す制御ルールおよ
び図７乃至図９に示すメンバシップ関数のパターンＡを
用いてファジィ演算が実行されることから、従来同様に
室温の安定化、外乱（ドアや窓の開閉）等による空調負
荷の急激な変化に対する応答性の向上が図られ、室内の
環境が設定温度付近に安定して保たれる。

【００１５】しかしながら、上記運転開始から所定時間
（ｔ分）の経過したとき、あるいは上記室温コントロー
ル時の所定時間（ｔ分）内、つまりその運転開始から所
定時間（ｔ分）毎において、上記室温を設定温度付近に
安定させるための圧縮機２の運転周波数を切り替えた回
数がカウンタ部５でカウントされ、このカウント値が所
定値ｎを越えたときには上記メンバシップ関数が図２乃
至図４に示すパターンＢに切り替えられる。

【００１６】上記切り替えられたパターンＢのメンバシ
ップ関数および上記数１の（ａ）乃至（ｆ）に示す制御
ルールを用いてファジィ演算が実行されるため、この演
算結果がそれまでと異なったものとなり、この異なった
ファジィ演算結果に基づいて圧縮機２の運転周波数が切
り替えられる。この場合、図２乃至図４から明かなよう
に、当該メンバシップ関数のパターンＢにおいては、フ
ァジィ制御の入力空間のファジィ分割について、パター
ンＢの入力１および入力２の各ファジィ分割領域のオー
バラップの度合がパターンＡよりも大きく、パターンＢ
の出力の各ファジィ分割領域のオーバラップの度合がパ
ターンＡよりも小さくなっている。したがって、上記入
力１の室温と設定温度との温度差、上記入力２の室温の
時間的変化が大きいと、運転周波数の切り替え量が大き
くなり、同運転周波数がそれほど頻繁に切り替えられる
こともない。

【００１７】このように、室温コントロールをファジィ
制御する方法として、室温の安定化、外乱等による空調
負荷の急激な変化に対する応答性を考慮した図７乃至図
８のメンバシップ関数のパターンＡと、当該空気調和機
の消費電力を考慮した図２乃至図４のメンバシップ関数
のパターンＢとを有し、上記パターンＡを用いたファジ
ィ制御において（室温コントロール時において）、圧縮
機２の運転周波数の切り替え回数が所定時間ｔ内に所定
回数ｎに達したときには上記パターンＢに切り替えてフ
ァジィ制御するようにしたので、空調負荷の状態に合わ
せたファジィ制御から当該消費電力を考慮したファジィ
制御に切り替えられることから、当該消費電力を小さく
抑えることができ、しかもその消費電力が小さいときに
は室温の安定化、外乱等による空調負荷の急激な変化に
対する応答性を良好なものとすることができ、室温の安
定化等および消費電力を考慮したファジィ制御が可能と
なる。

【００１８】なお、上記実施例ではファジィ制御に用い
るメンバシップ関数が２種類の場合について説明した
が、例えば上記圧縮機２の運転周波数の切り替え回数に
応じた複数のパターンを有し、この複数のパターンのい
ずれかに切り替えるようにしてもよい。この複数パター
ンとして、例えば室温コントロール時に所定時間ｔ内に
おけるその運転周波数の切り替え回数が所定回数ｎより
も少ないとき、消費電力がそれほど大きくなっていない
ことから、その消費電力を小さく抑えるだけなく、室温
の安定化、外乱等による空調負荷の急激の変化に対する
応答性を考慮したパターン、またその運転周波数の切り
替え回数が所定回数ｎよりも大きいとき、消費電力が極
めて大きくなっていることから、その大きい消費電力を
小さく抑えるパターンがある。これによって、当該空調
負荷の状態に応じて消費電力を重視した室温コントロー
ルのファジィ制御をよりきめ細かく行うことができる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の空気調
和機の制御方法によれば、ファジィ制御のパターンを複
数個、例えば室温の安定性等を重視したメンバシップ関
数のパターンＡおよび当該消費電力を考慮したメンバシ
ップ関数のパターンＢを有し、室温コントロール時にお
いて圧縮機の運転周波数の切り替え回数を所定時間内に
カウントし、このカウント値が所定値ｎに達し、つまり
その切り替えが頻繁に行われるときには上記パターンＢ
にしたがって圧縮機等をファジィ制御すようにしたの
で、空調負荷の状態により圧縮機の運転周波数が頻繁に
切り替えれるときには上記パターンＢに切り替えられ、
その運転周波数の切り替え量が大きくされることから、
当該空気調和機の消費電力を小さく抑えて効率の向上を
図ることができ、しかも室温の安定化、外乱等による空
調負荷の急激な変化に対する応答性をそれほど悪化させ
ることもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示し、空気調和機の制御
方法が適用される空気調和機の概略的部分ブロック線図
である。

【図２】この発明の空気調和機の制御方法に用いられる
メンバシップ関数の概略的模式図である。

【図３】この発明の空気調和機の制御方法に用いられる
メンバシップ関数の概略的模式図である。

【図４】この発明の空気調和機の制御方法に用いられる
メンバシップ関数の概略的模式図である。

【図５】この発明の空気調和機の制御方法による室温お
よび周波数切り替えを説明する概略的グラフ図である。

【図６】従来の空気調和機の制御方法が適用される空気
調和機の概略的部分ブロック線図である。

【図７】従来の空気調和機の制御方法に用いられるメン
バシップ関数の概略的模式図である。

【図８】従来の空気調和機の制御方法に用いられるメン
バシップ関数の概略的模式図である。

【図９】従来の空気調和機の制御方法に用いられるメン
バシップ関数の概略的模式図である。

【図１０】従来の空気調和機の制御方法による室温およ
び周波数切り替えを説明する概略的グラフ図である。

【符号の説明】

２ 圧縮機 ４ メンバシップ関数部（パターンＡ，Ｂ） ５ カウンタ部 ６ 制御装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも検出室内温度および設定温度
   に基づいて室内ファン、室外ファンおよび冷凍サイクル
   を構成する圧縮機を制御し、室内に冷風あるいは温風を
   吹き出して同室内の温度を制御する際、前記検出室内温
   度と設定温度との温度差を入力１とし、前記検出室内温
   度の時間的変化を入力２とし、これら入力１および入力
   ２に基づいて予め設定されている制御ルールおよびメン
   バシップ関数を用いてファジィ演算し、該ファジィ演算
   結果によって前記圧縮機の運転周波数を切り替える空気
   調和機の制御方法であって、 前記メンバシップ関数のパターンとしては複数個有し、
   該複数個のパターンのうち、少なくとも１つのメンバシ
   ップ関数のパターンＡは室内温度の安定化、外乱による
   当該空調負荷の変動に対する応答性を重視したものであ
   り、かつ他のメンバシップ関数のパターンＢは当該消費
   電力を小さくするようにしたものであり、前記パターン
   Ａのメンバシップ関数を用いて室内の温度を制御してい
   る場合、所定時間内において前記圧縮機の運転周波数の
   切り替え回数をカウントし、該カウント数が所定回数ｎ
   に達したときには当該メンバシップ関数をパターンＢに
   切り替え、前記圧縮機の運転周波数の切り替え量を大き
   くして同切り替え回数を減らし、当該消費電力を小さく
   抑えて効率のよい運転を可能としたことを特徴とする空
   気調和機の制御方法。
2. 【請求項２】 前記他のメンバシップ関数のパターンＢ
   としては、前記所定時間内における前記圧縮機の運転周
   波数の切り替え回数によって異なったパターンを複数個
   有している請求項１記載の空気調和機の制御方法。