JPS62190342A - 空気調和装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は空気調和負荷に応じて空調能力を可変する空気
調和装置の制御方法に関する。

（従来の技術） 室内突気を必要な状態に保つため、空気調和によって単
位時間に与えるべき熱量を暖房負荷、取去るべき熱気を
冷房負荷と言い、加湿またに減湿に必要な調湿量を含め
て空気調和負荷という。

この空気調和負荷は室温と温度設定値との差を測定する
ことによって概略を知ることができる。

一方、空気調和装置の冷暖房能力は圧ａ機の回転速度を
制御すること等によって広範囲に変化させることができ
る。

したがって、空気調和負荷に応じて空調１能力を変える
ならば運転効率を著しく高めるとともに省エネルギーの
面でも大きく貢献し得る。

ところで、空気調和負荷に応じて空調能力を変える従来
の制御システムとじては、圧縮機の回転速度を変える周
波数変抄器等を利用した空気調和装置がある。

このような空気調和装置の空調能力ｆＩｉ制御を第９図
に基づいて詩、明する。

室温と温Ｉ！ｉ：設足値の差がａより大のとき空気調和
装＠は最大空調能力Ａで運転し、室温と温度設定価の差
がｂより小となれば空気調和装置は最低突設能力Ｂから
停止する。セして室温と温度設定値の差がａとｂの間に
ある時は空調能力はその差に応じて略直線的に変化する
ように制徂芒れる。

（発明が解決しようとする問題点） このような空気調和装置の制御方法では例えは図中Ｃ点
で空調能力と空調負荷が釣り合った場合、空気調和装置
け０点以下に室温を下けることができず、使用者が目標
として設定した温度設゛定仏に到達しないという問題が
あった。

平衡点Ｃ点に落ち付くまでにオーバーシュートが発生し
、Ｃ点近傍で行きすぎ、戻りすき゛金繰り返してしまい
、温度軸△を間で室温が変動し、この際空調能力も同様
に△Ｑの幅で変動する。

このような変動は空気調和装置の字訓能力を変化感せる
部分、例えば圧に＆等の寿命を短かくしてし壇う。さら
にこの変動が大さくなると使用者が温度変化により不快
感を慇じるといり問題があつた。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発゛明は！１１と、温度設定−パの差の変動範囲を複
数のゾーンに分け、運転開始時に室温と温度設定値の差
が属するゾーンを判断し、そのゾーンに対応してあらか
じめ定めら几ている空調能力となるように突気調和装置
？師御し、その後、室温と温度設定値の差が属するゾー
ンが変化する毎に空調能力を増減制御するとともに、同
一空調能力で運転でれる時間が時間設定値を越えること
により空調能力を補正する空気調和装置の制御方法であ
る。

（作　用） 本発明の空気調和装置の制御方法では、あらに対応して
あらかじめ定めらｎている空調能力で運転を開始し、そ
の後室温と温度設定値の差が属するゾーンが変化する毎
に空調能力を増減制御し、室温を温度設定値方向へと制
御する。さらに、同一空調能力で運転さ几る時間が時間
設定値を越えた場合、空調能力を補正し、室温を温度設
定値近傍に到達させる。

（秀　施　例） 以下、添付図面を参照して本発明の寮施例について説明
する。

第１図は本発明を実施する空気調和装置の構成例を示す
ブロック図で、電源ｌの交流電圧が整流口ｖｔ２によっ
て直、流電圧に換えらｎて周波数変換装置３に加えら扛
る。この周波数変換装置３はディジタル制御信号によっ
て出力周波数を約２５〜８０　Ｈｚの範囲で連続的に変
え得るもので、これによって圧縮機４の回転速度は１４
００〜４５０Ｑ　ｒｐｎｌの範囲で変化する。

空気調和装置の空調能力はこの圧縮機の回転数、すなわ
ち周波数変換装置３の出力周波数に略比例して変化する
。

一方、周波数変換装置３に加えらｎるディジタｆｉ７制
御信号、すなわち、周波数設定信号は制御装置１１５の
出力であυ、この制御装置５は表示操作部６の操作信号
、温度センサ８および９の温度データ等をマイクロプロ
セッサの入力として導き、予め設定されたブロクラムに
従って論理演算処理して、四万升、ファン七−タ専の負
荷７を作動せしめるとともに周波数変換装置３に周波数
設定信号を与え、同時に、圧縮機４の運転状態を表示操
作ｓ６の表示器（ＬＥＩ））に表示させる。

第２図は表示操作部６のパネルの正面図で、１１け圧縮
＃ｓ４の回転数を能力レベルとして表示する／＜−ディ
スプレー（ＬΣＤ）、１２は室温を設定する温度設定器
、１３は室内ファンの強度を切換＆る切換スイッチ、１
４．１５．１６は空気調和装置を玲房または暖房の何れ
かに選択したり、あるいけ、これを停止させる運転停止
スイッチ、１７．１８は運転状態を表示する表示器（Ｌ
ＥＤ）をそｒＬ−Ｐ　：ｎ示す。

しかして、表示操作部６〃・らは温度設定器１２の温Ｓ
設定信号、切換スイッチ１３のファン強ｆｆ指定信号、
運ε停止スイッチ１４％１５．１６の運転指令信号が出
力され、これらの信号が全て制御装量５に加えら九る。

同時に、制御装Ｎ５はパーデイヌブレー１１および表示
器１７．１８を点幻する信号を表示操作部６に与える。

次に温度センサ８はイ湿を検出するもので、温度センサ
９は冷媒の凝縮温度もしくは蒸発温度を検出し、冷凍サ
イク／Ｌ’糸級の圧力が許容値を越えることがないよう
に最高周波数を制限するものである。

ここで、制御装置５はマイクロコンピュータ（以下マイ
コンと言う）が主体となり、その制御仕様もマイコンプ
ログラムに対応させであるので、蝮雑なｆｌｉｌ、制御
が可能である。したがって、センサ８によって検出さｎ
る室温と、温度設定器１２１７）温度設定値との差に応
じた周波数設定信号を容易に出力することかでき、これ
により、空気訓１和負荷に応じた突気調和装置の窒調能
力制御が可能となる。

以下、室温および温度設定値の差と、周波数設定信号と
の対応例を示すとともにその運転状態を第３図乃至第６
図をも参照して説明する。

矢ず室温および温度設定値の差の変動範囲を第３図の如
く、Ｖ温（乏しくは温度設定値との差）が下がり勾配の
第１合と上がり勾配の場合とでそれぞれ別にＡ〜Ｆの６
つのゾーンに分ける。すなわち、室温が、下がり勾配の
領域Ｘにおいて、温度設定値よりも１℃以上高い範囲を
Ａゾーン、０．５〜１．０℃高い範囲をＢゾーン、０〜
０．５℃高い範囲をＣゾーン、温度設定値よりも０〜０
５℃低い範囲をＤゾーン、０．５〜１．０℃低い範囲を
Ｅゾーン、１．０℃以上低い範囲′（Ｉ−ｒゾーンとす
る。甘た、室温が、上がり勾配の領域Ｙにおいて、温度
設定値よりも１．５℃以上高い範囲をＡゾーン、１．０
〜１．５℃高い範囲をＢゾーン、０゜５〜１．０℃高い
範囲をＣゾーン、０〜０，５℃高い範囲をＤゾーン、温
度設定値よりも０〜０．５℃低い範囲をＥゾーン、０．
５℃以上低い範囲をｒゾーンとする。なお、本発明でば
Ｄゾーンのことを特に制御目標ゾーンと呼んでいる。

こｎらの温度範囲と周波数設定信号とを表の如く対応さ
せる。すなわち、Ａ、　Ｂ、・・・Ｅ、Ｆのそｆｔぞれ
のゾーンに対して７５Ｈｚ、　６５ＥＩＺ、−３５Ｈｚ
　、停止という具合に対応させる。

表 こｆｉは、運転開始時に室温および温度設定値の差がＡ
ゾーンにめれば、制御装置ｐが周波数変換装置３に対し
て７５Ｈｚの周波数設定信号を与えることを意味し、ま
た、室温および温度設定値の差がｒゾーンにあれば、周
波数変換装置５に対して圧縮機の停止指令を与えること
を意味する。

期かる対応関係に基いて突気調和装置を冷房運転した場
合の温度設定値との差で表わした室温の変化状態ならび
に周波数の変化状態をそれぞれ第４図（ａ）およびΦ）
に示す。

同図において、室温および温度設定値の差がＩＤ　℃以
上のＡゾーンにあれば７５：Ｅｌｚの周波数設定信号が
与えらｆるため室温は急速に降下し、その差がＩＤ’Ｃ
以下のＢゾーンに移行す几ば５５Ｈｚの周波数設定信号
が周波数変換装置に加えられ、以下順次その差がＤゾー
ンになった時点で４５Ｈｚの周波数設定信号が加えられ
る。万お寥温ガ上記の如く下がシ勾配にあって、しかも
、温度設定値よりも０〜０５℃低い状態に保持される限
り４５Ｈｚの周波数設定信号を出力し続けることになる
。その後、室温が上昇して温度設定値よりも０〜０５℃
高い状態に移行した場合でも、この範囲Ｆｉ室温の上が
り勾配におけるＤゾーンに歳するので、同様に４５Ｈｚ
の周波数設定信号を出力し続ける。すなわち、室温が下
り勾配のゾーン設定と、室温が上り勾配のゾーン設定と
の間に０．５℃の差がおるため、これがヒステリシスと
して作用するので、室温が目標値に到達した後は周波数
設定値が頻繁に変化することがなくなり、円滑な運転が
行なわれる。

ところで、第４図に示した７温および周波数段定位の変
化状態図は空気調和負荷が中程度で室温も１１卜調に降
下する例を示したけれども゛、空気調和負荷が比較重大
きい場合には、室温が温！設定値に到達しないにも抱わ
らす同一周波数で長時間運転しなけ几ばならない事態も
予測される。このような不具合を解決するために、ここ
では同一周波数での運転が５分間継続すると、恰かも室
温および温度設定値の差がより開いたものとして５Ｈｚ
だけ異った周波数設定信号を出力するように論じである
。ただし、Ａ、Ｂ、Ｃゾーンは５Ｈ２増加させ、Ｄ％Ｆ
ゾーンは変化させず、Ｅゾーンにおいては逆ＶＣ５Ｈｚ
減少させる。このように温度の要素だけでなく時間の要
素をも取入れた運転状態を第５図に示す。

同図において、時刻Ｔまでは温度差がＡゾーンにろるの
で周波数７５Ｈｚで運転され、この時刻Ｔ一で温度差が
Ｂゾーンに移行すると周波数５５Ｈｚで運転される。し
かしながら６５Ｅｚの運転が５分間継続した時刻Ｔ　よ
りその周波数を５　Ｈｚだけ増やした７０Ｈｚで運〔す
る。その結果、室温の降下速良が早まり、温度差がＣゾ
ーンに移行する時刻Ｔより周波数６０Ｈｚで運転する。

以下同様に６０Ｈｚの運転が５分間継続した時刻Ｔ　よ
り６５Ｈｚで運転し、温度差がＤゾーンに移行する時刻
Ｔより５５Ｈｚで運転する。かくして、空気調和負荷が
大きい場合でも迅速に設定温度まで降下させることがで
きる。

次に第６図は空気調和負荷が軽く、冷房運転した場合の
運転状態を示すもので、（ａ）は室温の変化状態図、（
ｂ）は周波数の変化状態図である。

同図において、室温が設定温度よりも低いＤゾーンにあ
り、設定周波数４５Ｈｚで運転されておっても、時刻Ｔ
　において室温がそれ以下のΣジーンまて降下し３５Ｈ
ｚの運転が５分間継続した場合には、室温および温度設
定値の差がより開いたものとして時刻Ｔ　より３ＱＨｚ
で運転する。しかし、３０Ｈｚで運転してもなおＥゾー
ンにて保持芒れる時間が５分を越えｆ″ＬＩ／ｉ、こ九
よりもさらに低い２５Ｈｚで運転する。この結果、室温
が上昇し室温および温度設定値の差が、室温上り勾配の
Ｄゾーンに移行する時刻Ｔ　よシ３５Ｈｚで運転する。

このようにして負荷が軽い場合でも順次運転周波数を５
Ｈｚづつ降下させるので、過冷却という事態をも未然に
防ぐことができる。

第７図は主に室温と温度設定値との差に応じて圧縮機の
回転速度を変える制御および同一ゾーン内での運転時間
が所定値を越えたとき回転速度を変える制御にそれぞれ
対応する制御装置５の具体的な処理手順を示すフローチ
ャートである。

この第７図において、装置に電源が投入され運転が開始
されると、温度センサ８による測定室温の取り込みおよ
び温度設定器１２の設定温度検知が行なわれ、次いで、
測定温度Ｔａと設定温度Ｔｓとの差゛、を求める演算が
行なわする（ステップ１０１〜ヌテツブ１０４）。

次に、表による温度差Ｔに対応するゾーンｎを計算し、
このゾーンｎから出力周波数ｆが決定さ気層波数変換装
置３がこの周波数ｆを出力するように制御される（ステ
ップ１０５〜１０７）。

このように周波数制御された交流が圧＆ｅ４に供給され
ると、同一周波数での運転時間が所定値次に、温度セン
サ８による測定室温の新たな取り込みおよび新たな設定
温度検知と、その偏差分子’、　＝　Ｔａ’　−Ｔｓ’
を求める演算とが行なわれ、さらに、偏差分子°が１周
期前の偏差分子と比較されて、拡大か縮少かの判定が行
なわｆる（ステップ１０９〜ステツプ１１２）。

ｎ′が、逆に偏差分が縮少しておれば室温の下り勾配に
セける新たなゾーンｎ°がそれぞれ決定さｎ、このとき
の偏差分１°が１周期後の同様な判定に対する基準値と
して記憶される一方、ステップ１０５で計算してゾーン
ｎと比較して変化があったか否かの判定が行なわれる（
ステップ１１３〜ステツプ１１５およびステップ１１６
　）。

ここで、ゾーンに変化がなけｎば上記時間補正ブしたと
きには、所属ゾーンの判定が行なわれる（ステップ１１
７．ステップ１１８）。

Ｓこの所・属ゾーンの判定の結果、Ｄゾーン、およびＦ
ゾーンの何れかに属しているとき再びステップ１０９に
戻り、Ｅゾーン［ｉしている場合には出力周波数ｆを現
在値ｆ°よりも５Ｈｚだけ下け、Ａ〜Ｃの何γＬかのゾ
ーンに属しておれば出力周波数ｆを現在値１°よりも５
Ｈ７だけ上ける（ステップ１１ｇ。

ステップ１２０）。

一方、上記ステップ１１５での判定でゾーンの変化があ
ったときには、それがＰゾーンであるか否かの判定が行
なわれ、Ｆゾーンでないと１８ハゾーンに対応した出力
周波数ｆ′ヲ決定すると共に、この時点のゾーンｎ゛が
１周期後の同様な判定に対する基準値として記憶され、
Ｆゾーンにあったときには圧縮機の停止指令が出力さ九
る（ヌテツブ１２１〜ｙ−テップ１２４）。

次に、ステップ１１９．１２０．１２３の何れかで計算
された周波数ｆ′にて圧縮機が運転はれ、この周１０９
に戻る（ステップ１２５〜ステツプ１２９）。

かくして、圧縮機は室温と温ｐＪ設足値との差に応じた
回転速度で運転されると共に、同一ゾーン内での運転時
間が所定値を超えるとき回転速度を変えた運転が行なわ
れる。

次に、第８図は制御装置５が備える機能のうち、特に第
７図の制御を行うための機能ブロック図で、室温センサ
８および温度設定器１２の信号を取り込んで、室温およ
び温Ｆ！ｊ：設定値の差を検品する温度差検品手段２１
と、この温度差を記憶する温度差記憶手段２２と、温度
差検出手段２１の出力および温度差記憶手段２２のデー
タに基いて室温の上シ勾配、下り勾配別に、すなわち、
温度差の上昇、下降側にゾーンを演算！小ゾーン演算手
段２３と、この演算されたゾーンを記憶するゾーン記憶
手段２４と、ゾーン演算手段２３の出力およびゾーン記
憶手段２４のデータに基いてゾーンに対応した出力周波
数ｆを演算すると共にその補正をも併せて行なう出力周
波数計算手段２５と、こ、の出力周波数計算手段２５が
時間補正を行うべく同一周波数での運転時間が所定（ｉ
を超えたことを検出する時間補正タイマ２６と、出力周
波数計算手段２５が出力周波数の演算に必要となる。寮
際の出力周波数を記憶する出力周波数記憶手段２７と、
出力周波数計算手段２５の信号を受けて周波Ｐ！、変換
装置３に適合した指令を出力する出力周波数指令手段２
８とを備えたものである。

ところで、制御装置５にマイコンを用いることに、プロ
グラムに応じて多数の機能を持たせ得るが、付随的には
、配管の共振周波数を避けた制御を行うこと力；できる
。

（発明の効果） 本発明によれば、室温と温ｆｆ設定値との差の変動範囲
をＤ数のゾーンに分け、運転開始時に室温と温度設定値
の差が属するゾーンを判断し、そのゾーンに対応してあ
らかじめ足められている空調能力で運転を開始し、その
後室温と温度設定値の差が属するゾーンが変化する毎に
空調能力を増減制御すると共に、同一ゾーン内で運転さ
れる時間が時間設定値を越えた場合空調能力を補正する
ため、堅調負荷に応じて室温を迅速に温度設定値近傍に
制御でき、かつ、空調能力が順繁に変化することがなく
快適性に優れるとともに、卵入性、省エネルギー性の高
い突気調和装置の制御方法を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を冥施する装置の全体的か構成を示すブ
ロック図、第２図は同装置の主要部の詳↓ 細な構成を正す偶］面図、第３図は同装置の作用を詩、
明するために温度差とゾーンとの対応関係を示した図、
第４図乃至第６図は同装置の作用を説明するためのタイ
ムチャート、第７図は同装置の具体市な処理手順を示す
フローチャート、第８図は同装置の詳細な構成を示す機
能ブロック図、第９図は縦軸に空調能力を、横軸に室温
と温度設定値の差をとり従来の突気調和装置の空調能力
制御を示すグラフである。 ３・・・周波数変換装置、４・・・圧縮機、５・・・制
御装置、６・・・表示操作部、７・・・四方弁、ファン
モータ等の負荷、８，９・・・温度センヤ、１２・・・
温度設定器。 代理人　ヂ堆士　則　近　燈　佑を年＝≠＝七弯社４−
用　　　　烏　ム　千　（ 第１図 第２　図 慢−−Ｘ−＋−Ｙ→ 園 第３図 第４図 第５図 第　６　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 空調能力を可変する空気調和装置の制御方法において、
   室温と温度設定値の差の変動範囲を複数のゾーンに分け
   て設定し、運転開始時に室温と温度設定値の差が属する
   ゾーンを判断し、そのゾーンに対応してあらかじめ定め
   られている空調能力で運転を開始し、その後、室温と温
   度設定値の差が属するゾーンが変化する毎に空調能力を
   増減制御するとともに、同一ゾーン内で運転される時間
   が時間設定値を越えることにより空調能力を補正するこ
   とを特徴とする空気調和装置の制御方法。