JPH06137634A - 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外気温度
が所定値以下になったときには室温の変化に対する応答
性を良好とし、急激な室温降下に対しても室温を設定温
度に速やかに戻し、室内環境の向上を図る。 【構成】 この空気調和機の制御方法によれば、ファジ
ィ制御に用いる複数のメンバシップ関数のうち、少なく
とも１つのメンバシップ関数を室温の変化に対する応答
性を重視したメンバシップ関数（Ｂ）を備えたメンバシ
ップ関数部４を有し、外気温センサ５による検出温度が
所定値以下である場合負荷判定部６にて当該空気調和機
の空調負荷が大きいと判定し、この空調負荷が大きいと
きにはそのメンバシップ関数（Ｂ）を用いてファジィ演
算を実行し、このファジィ演算結果により室温コントロ
ールを行う。

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の空気調
和機において室温コントロール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】

【従来の技術】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（Ａ）を有するメンバシップ関
数部１を有し、その制御ルールおよびメンバシップ関数
（Ａ）を用いたファジィ演算結果に応じて冷凍サイクル
を構成する圧縮機２の運転周波数の切り替え量を制御す
る制御装置３を備え、室温（Ｔｒ）と設定温度（Ｔｓ）
との温度差を入力１とし、室温の変化量を入力２とし、
メンバシップ関数（Ａ）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は室温の変化量（例えば（Ｔｒ１−Ｔｒ２）／分）で
あり、その後件部の出力変数Ｆは圧縮機２の運転周波数
の切り替え量であり、Ｄは室温の変化量で、Ｅは温度差
（Ｔｒ−Ｔｓ）で、Ｆは圧縮機の運転周波数の切り替え
量である。また、上記数１および図７乃至図９に示すメ
ンバシップ関数（Ａ）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
きく変化するものである。

【０００４】そして、上記室温の安定性、外乱（ドアや
窓の開閉）等による室温の変化に対する応答性の両方に
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（Ａ）が
決定されている。また、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。

【０００５】

【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は、例えば図１０に示すよう
に、外気温度が極端に低い場合（冬期等）、外乱（ドア
や窓の開閉）により室温が急激に降下すると、空調負荷
も大きいことから、図７乃至図９に示すメンバシップ関
数（Ａ）によっては室温の立ち上がりが悪く（同図の矢
印ａ部分）、その外乱に対して追従しきれないとう欠点
があった。

【０００６】すなわち、上記メンバシップ関数（Ａ）が
室温の安定性、外乱等による室温の変化に対する応答性
の両方の中間的な特性を有しているためである。また、
当該空気調和機の空調負荷が極端に大きい場合には微少
な室温の変化に対しても敏感な出力（良好な応答性）と
なるメンバシップ関数が要求されるが、その空調負荷が
小さい場合や余り大きくない場合にはその応答性のよい
メンバシップ関数を用いると、微小な室温変化において
も応答性が良すぎるために、圧縮機２の運転周波数が頻
繁に切り替えられることになり、室温の安定性が悪く
（図１１の矢印ｂ部分）、つまり変動幅が大きくなる。

【０００７】この発明は上記課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は空調負荷に応じてメンバシップ関数を
切り替え、室内環境の向上を図ることができ、特に室温
降下に際して速やかに元の室温に戻すことができるよう
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の手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、少なくとも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、上記室内温度の変
化量を入力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（Ａ）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の切り替え量を制御
する空気調和機の制御方法であって、上記メンバシップ
関数以外に少なくとも１つのメンバシップ関数（Ｂ）を
有し、このメンバシップ関数（Ｂ）は室内温度の急激な
変化に対して敏感に反応するものであり、外気温度を検
出するとともに、この検出外気温度が所定値以下である
か否かによって空調負荷を判定し、この空調負荷が大き
いときには上記メンバシップ関数（Ａ）からメンバシッ
プ関数（Ｂ）に切り替えるようにしたことを要旨とす
る。

【０００９】

【作用】上記方法としたので、外気温度が所定値以下で
あり、空調負荷が大きいときには、外乱（ドアや窓の開
閉）により室内温度の降下が極端に大きいことから、上
記メンバシップ関数（Ｂ）のパターンに切り替えられ、
この切り替えられたメンバシップ関数および制御ルール
に基づいてファジィ演算が実行される。

【００１０】上記切り替えられたメンバシップ関数
（Ｂ）が室温の変化に対する出力（圧縮機の運転周波数
の切替量）の応答性がより敏感なものであるため、上記
出力の運転周波数の切替量が大きく、同運転周波数の切
り替えが頻繁に行われ、上記のように急激に降下した室
内温度を速やかに安定させることができる。

【００１１】なお、上記外気温度が所定値以下でなく、
空調負荷がそれほど大きくないときには、外乱により室
内温度の降下がそれほど大きくないことから、室内温度
の安定性、外乱（ドアや窓の開閉）等による室温の変化
に対する応答性の両方に対して中間的な特性を示すメン
バシップ関数（Ａ）が用いられる。

【００１２】

【実施例】この発明の空気調和機の制御方法は、入力１
（室温と設定温度）および入力２（室温の変化量）に基
づいてファジィ演算して出力の圧縮機の運転周波数の切
り替え量を制御するが、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（ドアや窓の開閉）等による室内温度の急激な
変化に対する応答性の両方に対して中間的な特性を示す
メンバシップ関数（Ａ）の他に、少なくとも室内温度の
変化に対する出力（圧縮機の運転周波数の切替量）の応
答性がより敏感なメンバシップ関数（Ｂ）を１つ有し、
外気温度が所定値ｔ以下である場合空調負荷が大きいと
判定し、この空調負荷が大きいと判定したときには上記
メンバシップ関数（Ｂ）を用いてファジィ演算し、外気
温度が所定値ｔ以下になっていないときには上記メンバ
シップ関数を用いてファジィ演算を行う。なお、上記フ
ァジィ制御においては上記数１（ａ）乃至（ｆ）に示す
制御ルールが用いられる。

【００１３】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（ａ）乃
至（ｆ）に示す制御ルールおよび２つのメンバシップ関
数（Ａ），（Ｂ）を有するメンバシップ関数部４と、外
気温センサ５による検出信号に基づいて当該空気調和機
の空調負荷の状態を判定する負荷判定部６とを有する制
御装置７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（Ｔｒ）の変化
量を入力２としてファジィ演算する際、上記空調負荷の
判定結果に基づいて上記メンバシップ関数を切り替え、
この切り替えられたメンバシップ関数および制御ルール
（数１に示す）に基づいてファジィ演算を実行する。な
お、図中、図６と同一部分には同一符号を付し重複説明
を省略し、また上記制御装置７は図６に示す制御装置３
の機能を有している。

【００１４】また、上記メンバシップ関数（Ｂ）は例え
ば図２乃至図４に示すメンバシップ関数（Ａ）のパター
ンであり、同図から明らかなように、特に図３のパター
ンと図８のパターンとが異なっており、この発明の制御
方法で用いるパターンは室温の変化量に対してはＮＢお
よびＺＲ領域が強く、ＰＢ領域が弱く、室温の変化に対
する出力（圧縮機２の運転周波数の切替量）の応答性が
より敏感になっている。なお、上記メンバシップ関数
（Ａ）については図２乃至図４に示すパターンとほぼ同
じものであるため、その説明を省略する。

【００１５】そして、当該空気調和機の暖房運転、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７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、上記制御装置７
の負荷判定部６において、検出外気温度が所定値以下で
あるときには空調負荷が大きいと判定され、その検出外
気温度が所定値以下でないときには空調負荷が小さいと
判定される。

【００１６】上記空調負荷が小さいと判定された場合、
外気温度が所定値ｔよりも高く、例えばドアや窓の開閉
（外乱）により室温が急激に降下しないことから、人に
不快感を与えることもないことから、従来同様に図７乃
至図９に示すパターンのメンバシップ関数（Ａ）を用い
てファジィ演算が実行される。このファジィ演算結果に
したがって圧縮機２の運転周波数の切り替え量が決定さ
れるため、従来例と同様に室温の安定化が図られる。

【００１７】ところで、上記外気温センサ５による検出
温度が所定値ｔ以下になると（図５の矢印ｃの時点）、
上記負荷判定部６にて当該空気調和機の空調負荷が大き
いと判定される。この判定によって上記メンバシップ関
数が図２乃至図４に示すメンバシップ関数（Ｂ）のパタ
ーンに切り替えられ、この切り替えられたメンバシップ
関数（Ｂ）および表１の（ａ）乃至（ｆ）に示す制御ル
ールに基づいてファジィ演算が実行される。上記メンバ
シップ関数（Ｂ）が室温の変化に対する応答性を重視し
たものであるため、上記圧縮機２の運転周波数の切り替
え量が大きくなり、室温の安定性の面がそれまでと比較
して多少悪くなり、つまり図５の矢印ｄに示すように、
室温の変動が多少大きくなる。

【００１８】しかし、図５の矢印ｅに示す時点において
ドアや窓が開閉され、室温が急激に降下した場合、上記
圧縮機２の運転周波数の切り替え量が大きいため、室温
の変化に対する応答性が極めてよく、つまり上記のよう
な急激な室温降下に対して敏感に反応し、室温が設定温
度Ｔｓ付近に速やかに近づけられる（図５の矢印ｆに示
す）。

【００１９】このように、空気調和機のファジィ制御方
法においては、外気温センサ５による検出温度が所定値
ｔ以下である場合、負荷判定部６にて空調負荷が大きい
と判定され、この空調負荷が大きいと判定されたときに
はファジィ演算に用いるメンバシップ関数を応用性を重
視したメンバシップ関数（Ｂ）に切り替えるようにした
ので、室温の安定性の面では多少悪化するが、外乱（ド
アや窓の開閉等）により室温が急激に降下したとき、そ
の室温降下に対して敏感に反応し、上記圧縮機２の運転
周波数の切り替え量が大きくなることから、急激な室温
環境を速やかに戻すことができ、室内の不快感をすばや
く解消することができ、ひいては室内環境の向上を図る
ことができる。

【００２０】なお、上記実施例では２つのメンバシップ
関数を切り替えるようにしたが、外気温度に応じて種々
異なるメンバシップ関数を複数個用意してもよく、この
場合室温の変化に対する応答性を外気温度に応じて変え
ることができ、室内環境をよりきめ細かく制御すること
ができる。

【００２１】

【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、ファジィ制御に用いるメンバ
シップ関数のうち、少なくとも１つのメンバシップ関数
を室温の変化に対する応答性を重視したメンバシップ関
数（Ｂ）を備えたメンバシップ関数部を有し、外気温セ
ンサによる検出温度が所定値以下である場合当該空気調
和機の空調負荷が大きいと判定し、この空調負荷が大き
いと判定したときにはそのメンバシップ関数（Ｂ）を用
いてファジィ演算を実行し、このファジィ演算結果によ
り室温コントロールを行うようにしたので、外気温度が
所定値ｔ以下で極めて低いときには上記メンバシップ関
数（Ｂ）によって室温の安定性が多少悪化するが、外乱
（ドアや窓の開閉等）により室温が急激に降下した場合
室温の変化に対する応答性が良好であることから、その
急激な室温降下に対してすばやく反応し、室温を速やか
にもとに戻すことができ、その室温降下による不快感を
速やかに解消することができ、ひいては室内環境の向上
を図ることができるという有用な効果がある。

【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。

【図１１】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（メンバシップ関数（Ａ），
（Ｂ）） ５ 外気温度センサ ６ 負荷判定部 ７ 制御装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも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、前記室内温度の変化
   量を入力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
   （Ａ）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の切り替え量を制御する
   空気調和機の制御方法であって、 前記メンバシップ関数以外に少なくとも１つのメンバシ
   ップ関数（Ｂ）を有し、該メンバシップ関数Ｂは室内温
   度の急激な変化に対して敏感に反応するものであり、外
   気温度を検出するとともに、該検出外気温度が所定値以
   下であるか否かによって空調負荷を判定し、該空調負荷
   が大きいときには前記メンバシップ関数（Ａ）からメン
   バシップ関数（Ｂ）に切り替え、この切り替えられたメ
   ンバシップ関数（Ｂ）を用いてファジィ演算を実行する
   ようにしたことを特徴とする空気調和機の制御方法。