JPH05296593A - 多室型空気調和機の冷房制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は室内側電動膨張弁の開度を制御する
ことにより能力制御を行う多室型空気調和機において、
通常の室温を入力とする制御と、過熱度を入力とする制
御の切替えを、室温と目標温度との偏差の大きさから経
験則に基づいたルールによりファジィ推論を行い、双方
の制御の比率を１から０まで変化させ、乱れなく滑らか
に室内側電動膨張弁の開度を制御する冷房制御装置を提
供することを目的としたものである。 【構成】 過熱度検出手段２８と、室温と目標温度との
偏差に基づく第１の目標開度演算手段３２と、過熱度に
基づく第２の目標開度演算手段３３と、両演算手段の切
替えの判断を行うために経験則に基づく制御ルールを記
憶するメモリ装置３５と、室温と目標温度との偏差と第
１の目標開度演算手段３２と第２の目標開度演算手段３
３との出力とメモリ装置３５から取り出された制御ルー
ルよりファジィ論理演算を行うファジィ推論手段３６で
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、電動膨張弁の開度制御
により各室内機の空調能力を制御する多室型空気調和機
において、各室内機の室温制御を乱れなくなめらかに制
御する冷房制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ビル空調において、負荷の異なる
複数の部屋に対し各室毎に室内機を設置し、これを１台
の室外機に接続する多室型空気調和機により、各室毎に
空調する個別分散空調が多く行なわれている。

【０００３】このようななかで、従来、特開昭６３−１
８００５１号公報に開示されるような電動膨張弁を備え
た空気調和機が知られている。

【０００４】以下、図面を参考に従来の技術について説
明する。図５は従来の空気調和機の冷房制御装置のブロ
ック構成図を示すものである。図５において、圧縮機１
と凝縮器２と電動膨張弁３と蒸発器４とを順次接続して
冷媒循環系統５を構成した空気調和機において、室温を
検出する室温検出手段６と、前記室温検出手段６の出力
を受け、室温と室温目標値との偏差に応じて前記電動膨
張弁３の目標開度値を演算する目標開度演算手段７と、
前記目標開度演算手段７の出力を受け、前記電動膨張弁
３の開度を目標開度値に制御する開度制御手段８と冷媒
の過熱度を検出する過熱度検出手段９と前記開度制御手
段８に優先する保護手段１０とから成っている。

【０００５】以上のように構成された従来の空気調和機
の冷房制御装置について、以下その動作について説明す
る。まず空調運転時、室温と室温目標値との偏差△Ｔに
応じた電動膨張弁３の目標開度値が目標開度演算手段７
で演算され、この目標開度値になるように電動膨張弁３
の開度が開度制御手段８で増減制御されるので、蒸発器
４への冷媒流量が適切な量となって、室内の空調負荷と
空調能力とが良好に対応して室内が快適に空調される。

【０００６】今、例えば室内の空調負荷が減少して冷媒
の過熱度が低下した場合、過熱度検出手段９の出力を受
け、冷媒の過熱度が湿り運転となる所定過熱度値以下の
時、前記開度制御手段８に優先して保護手段１０により
前記電動膨張弁３の開度を減少させる。従って冷媒の過
熱度が上昇し、その結果冷媒の湿り状態の発生が有効に
防止される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしこのような構成
では、所定の過熱度を境界として、電動膨張弁３の開度
の制御方式が大きく変わるので、境界付近では室温に乱
れが生じ、快適性を損なうという課題があった。

【０００８】本発明は上記課題を解消するために、その
境界をなめらかに移行させ室温の乱れを防止する多室型
空気調和機の冷房制御装置を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の多室型空気調和機の冷房制御装置は、室温を
検出する室温検出手段と、目標温度を設定する温度設定
手段と、前記室温検出手段で検出した室温と前記温度設
定手段で設定した目標温度との偏差△Ｔに基づき前記室
内側電動膨張弁の第１の目標開度を演算する第１の目標
開度演算手段と、前記室内側熱交換器出口の過熱度を検
出する過熱度検出手段と、前記過熱度検出手段で検出し
た過熱度に基づき前記室内側電動膨張弁の第２の目標開
度を演算する第２の目標開度演算手段とを備えている。

【００１０】そして、前記室温検出手段で検出した室温
と前記温度設定手段で設定した目標温度との偏差△Ｔに
対して前記第１及び第２の目標開度から前記室内側電動
膨張弁の最適な開度を求めるための経験則に基づく制御
ルールを記憶するメモリ装置と、前記第１及び第２の目
標開度演算手段でそれぞれ演算された第１及び第２の目
標開度と、前記室温検出手段で検出した室温と前記温度
設定手段で設定した目標温度との偏差△Ｔと前記メモリ
装置から取り出された制御ルールとに基づいてファジィ
論理演算を行なうファジィ推論手段と、前記ファジィ推
論手段で行なった推論結果に基づき前記室内側電動膨張
弁の最適な開度を決定する開度決定手段と、前記室内側
電動膨張弁の開度を制御する開度制御手段とを備えたこ
とを特徴としている。

【００１１】

【作用】本発明の多室型空気調和機の冷房制御装置は上
記した構成により、室温検出手段で検出した室温と温度
設定手段で設定した目標温度との偏差△Ｔに基づき第１
の目標開度演算手段により室内側電動膨張弁の第１の目
標開度を演算する。

【００１２】又、室内側熱交換器出口の過熱度を検出す
る過熱度検出手段により検出した過熱度に基づき第２の
目標開度演算手段により室内側電動膨張弁の第２の目標
開度を演算する。

【００１３】これらの結果と室温検出手段で検出した室
温と温度設定手段で設定した目標温度との偏差△Ｔとか
らメモリ装置から取り出された経験則に基づく制御ルー
ルによりファジィ推論し、その結果に基づいて室内側電
動膨張弁の開度を決定し、開度制御手段でその開度を制
御するので、各室内機の室温を乱れなく、なめらかに制
御し、常に最適な開度で室内側電動膨張弁を制御するこ
とができる。

【００１４】

【実施例】以下本発明の多室型空気調和機の冷房制御装
置の一実施例について、図面を参照しながら説明する。

【００１５】図１は本発明の多室型空気調和機の冷房制
御装置のブロック図を示す。図１において２１は室外機
で、能力可変圧縮機２２と室外側熱交換器２３と室外側
電動膨張弁２４と四方弁２５とから構成される。２６
ａ，２６ｂ，２６ｃは室内機で、それぞれ室内側電動膨
張弁２７ａ，２７ｂ，２７ｃと過熱度検出手段（後述す
る）２８ａ，２８ｂ，２８ｃと室温検出手段２９ａ，２
９ｂ，２９ｃと温度設定手段３０ａ，３０ｂ，３０ｃと
室内側熱交換器３１ａ，３１ｂ，３１ｃとから構成され
る。

【００１６】２８ａ，２８ｂ，２８ｃは過熱度検出手段
で、それぞれ室内側熱交換器３１ａ，３１ｂ，３１ｃの
入口側と出口側に設けられた２個の温度センサーＴＨ
１，ＴＨ２の各検出信号が入力されている。３２は室温
検出手段２９で検出した室温と温度設定手段３０で設定
した目標温度との偏差△Ｔから室内側電動膨張弁２７の
第１の目標開度を演算する第１の目標開度演算手段であ
る。３３は過熱度検出手段２８で検出した過熱度から室
内側電動膨張弁２７の第２の目標開度を演算する第２の
目標開度演算手段である。

【００１７】３４はマイクロプロセッサで、制御ルール
を記憶するメモリ装置３５とファジィ推論手段３６とか
ら構成されている。３７はファジィ推論手段３６で得た
結果に基づき室内側電動膨張弁２７の開度を決定する開
度決定手段で、３８は開度決定手段３７で決定した開度
の指示にしたがって室内側電動膨張弁２７の開度を制御
する開度制御手段である。

【００１８】以上のように構成された多室型空気調和機
の冷房制御装置についてその動作を説明する。

【００１９】室温検出手段２９で検出した室温と温度設
定手段３０で設定した目標温度との偏差△Ｔを求め、こ
の偏差△Ｔから第１の目標開度演算手段３２により第１
の目標開度Ｓ１を算出する。また、過熱度検出手段２８
で検出した過熱度ＳＨから第２の目標開度演算手段３３
により第２の目標開度Ｓ２を算出する。

【００２０】以上のようにして演算された第１の目標開
度Ｓ１と第２の目標開度Ｓ２と室温検出手段２９で検出
した室温と温度設定手段３０で設定した目標温度との偏
差△Ｔとはファジィ推論手段３６に入力される。メモリ
装置３５はファジィ推論手段３６で実行されるファジィ
推論に必要な制御ルールを格納している。ファジィ推論
は、下記のような制御ルールを基にして実行される。

【００２１】本実施例で採用した制御ルールは次のよう
な２ルールである。即ち、 ルールＲ１：もし室温と目標温度との偏差△Ｔが大であ
れば、開度は第２の目標開度 ルールＲ２：もし室温と目標温度との偏差△Ｔが小であ
れば、開度は第１の目標開度である。

【００２２】前記言語ルールは、発明者が数多くの実験
データから得た経験則から求めた、室内側電動膨張弁の
開度を判定する制御ルールであり、これを表に示すと
（表１）の通りになる。

【００２３】

【表１】

【００２４】（表１）は実施例に使用する室内側電動膨
張弁２７の開度を判定する制御ルールの関係を示してい
る。（表１）は横方向に室温と目標温度との偏差△Ｔの
大きさによって２段階（Ｌ＝大、Ｓ＝小）に分けて配置
し、上記区分された室温と目標温度との偏差△Ｔに対す
る室内側電動膨張弁２７の開度Ｆを設定している。

【００２５】ここで（表１）においては室内側電動膨張
弁２７の開度Ｆに応じて２段階（Ｓ１＝第１の目標開
度、Ｓ２＝第２の目標開度）に分けている。即ち前記制
御ルールＲｉ（ｉ＝１、２）は（表１）における升目
（Ｒｉ）で示されている。

【００２６】また前記言語ルールは図１のメモリ装置３
５の内に記憶する場合に下記のようなルールで記憶され
ている。ここで使用した制御ルール数は２個である。

【００２７】ルールＲ１： IF △Ｔ iS Ｓ THEN Ｆ＝Ｓ１ ルールＲ２： IF △Ｔ iS Ｌ THEN Ｆ＝Ｓ２ つぎに、ファジィ推論手段３６ではあらかじめメモリ装
置３５に記憶されている前記制御ルールを取り出してフ
ァジィ推論によって室内側電動膨張弁の開度を算出す
る。

【００２８】前記制御ルールＲ１、ルールＲ２のルール
は室温と目標温度との偏差△Ｔに対する室内側電動膨張
弁２７の開度を段階的に決めているので、きめ細かな制
御を行なう場合には、前記制御ルールの前件部（ＩＦ
部）をどの程度満たしているかの度合いを算出して、そ
の度合いに応じた室内側電動膨張弁２７の開度を判定す
る必要がある。そのため、本実施例では前記度合いを算
出するのにファジィ変数のメンバシップ関数を利用して
いる。

【００２９】図２は室温と目標温度との偏差△Ｔに対す
るファジィ変数Ｌ、Ｓのメンバシップ関数μＬ（△
Ｔ）、μＳ（△Ｔ）を示したものである。

【００３０】ファジィ推論手段３６で実行するファジィ
推論は前記制御ルールＲ１、ルールＲ２と図２のメンバ
シップ関数とを用いて室内側電動膨張弁２７の開度の演
算を行なう。以下図３をもとに推論の手順を説明する。

【００３１】図３は推論手順を示す流れ図である。ＳＴ
ＥＰ１では室温検出手段２９で検出した室温と温度設定
手段３０で設定した目標温度との偏差△Ｔを求め、この
偏差△Ｔから第１の目標開度演算手段３２により第１の
目標開度Ｓ１を算出する。ＳＴＥＰ２で過熱度検出手段
２８で検出した過熱度ＳＨから第２の目標開度演算手段
３３により第２の目標開度Ｓ２を算出する。

【００３２】ＳＴＥＰ３でファジィ推論手段３６によっ
て室温と目標温度との偏差△Ｔに対するファジィ変数の
メンバシップ関数を用いて、室温と目標温度との偏差△
Ｔにおけるメンバシップ値の算出を行なう。ＳＴＥＰ４
で、得られたメンバシップ値が前記２個の各ルールの前
件部にどの程度の度合いで所属しているかを算出する。

【００３３】つぎに、開度決定手段３７により、上記で
述べたファジィ推論のＳＴＥＰ４で求めた所属度合いに
基づき、第１の目標開度Ｓ１と第２の目標開度Ｓ２との
混合比率から開度を決定し、開度制御手段３８により室
内側電動膨張弁２７の制御を行なう。

【００３４】例えば、図４に示すように室温と目標温度
との偏差△Ｔが△Ｔ１であれば、制御ルールＲ１とＲ２
とに５０％ずつ所属している。従って、開度Ｆは（数
１）により求められる。

【００３５】

【数１】

【００３６】上記実施例の構成によれば、室温と目標温
度との偏差△Ｔが大きい場合、すなわち空調負荷が大き
い場合には制御パラメータとして過熱度を使用している
ため、空調負荷の大きさに応じて最適な室内側電動膨張
弁２７の開度制御が可能である。

【００３７】すなわち、制御パラメータの過熱度を最小
となるように各々の室内側電動膨張弁２７の開度を制御
することで、冷媒流量はその室内機２６の空調負荷に対
して最大且つ最適となり、各室内機２６の最大能力が得
られることになり、室温を早く目標温度に近づけること
が可能となる。

【００３８】また室温と目標温度との偏差△Ｔが小さい
時、すなわち室温が目標温度に達した場合には制御パラ
メータとして室温と目標温度との偏差△Ｔを使用してい
るため、空調負荷の大きさに応じて最適な室内側電動膨
張弁２７の開度制御が可能で、適正な冷媒循環量を室内
機２６に供給した適正な空調運転ができる。

【００３９】また室温と目標温度との偏差△Ｔが大と小
の中間の時にはファジィ推論により、きめ細かでなめら
かな室内側電動膨張弁２７の開度制御が可能である。ま
た制御ルールが人間の経験則から成り立っているため、
室内側電動膨張弁２７に対して最適な制御ができる。さ
らに、複数の室内側電動膨張弁２７ａ，２７ｂ，２７ｃ
のそれぞれに対して最適な制御を行なうので各室内機の
能力の均等化を図ることができる。

【００４０】

【発明の効果】以上、実施例から明らかなように本発明
の多室型空気調和機の冷房制御装置は、室温を検出する
室温検出手段と、目標温度を設定する温度設定手段と、
前記室温検出手段で検出した室温と前記温度設定手段で
設定した目標温度との偏差に基づき前記室内側電動膨張
弁の第１の目標開度を演算する第１の目標開度演算手段
と、前記室内側熱交換器の過熱度を検出する過熱度検出
手段と、前記過熱度検出手段で検出した過熱度に基づき
前記室内側電動膨張弁の第２の目標開度を演算する第２
の目標開度演算手段とを備えている。

【００４１】そして、さらに前記室温検出手段で検出し
た室温と前記温度設定手段で設定した目標温度との偏差
に対して前記第１及び第２の目標開度から前記室内側電
動膨張弁の最適な開度を求めるための経験則に基づく制
御ルールを記憶するメモリ装置と、前記第１及び第２の
目標開度演算手段でそれぞれ演算された第１及び第２の
目標開度と前記室温検出手段で検出した室温と前記温度
設定手段で設定した目標温度との偏差と前記メモリ装置
から取り出された制御ルールとに基づいてファジィ論理
演算を行なうファジィ推論手段と、前記ファジィ推論手
段で行なった推論結果に基づき前記室内側電動膨張弁の
最適な開度を決定する開度決定手段と、前記室内側電動
膨張弁の開度を制御する開度制御手段とを備えた構成で
ある。

【００４２】そして、室内側電動膨張弁の開度を経験則
から求めた制御ルールに基づいて演算しているので常に
適正な室内側電動膨張弁の開度を制御することができ、
過熱度の大きさによる制御の明確な境界が無くファジィ
推論を利用するので、室温の乱れなく、なめらかな制御
ができる。さらに多室型空気調和機において複数の室内
側電動膨張弁を同様に制御するので各室内機の能力を均
等にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の多室型空気調和機の冷房制
御装置のブロック図

【図２】同実施例の多室型空気調和機の冷房制御装置に
おける室温と目標温度との偏差△Ｔに対するファジィ変
数Ｌ，Ｓのメンバシップ関数を示した特性図

【図３】同実施例の多室型空気調和機の冷房制御装置に
おける推論手順を示す流れ図

【図４】同実施例の多室型空気調和機の冷房制御装置に
おける偏差△Ｔ１に対するファジィ変数Ｌ，Ｓの所属度
を示した特性図

【図５】従来の空気調和機の冷房制御装置のブロック図

【符号の説明】

２１ 室外機 ２２ 能力可変圧縮機 ２３ 室外側熱交換器 ２４ 室外側電動膨張弁 ２５ 四方弁 ２６ａ，２６ｂ，２６ｃ 室内機 ２７ａ，２７ｂ，２７ｃ 室内側電動膨張弁 ２８ａ，２８ｂ，２８ｃ 過熱度検出手段 ２９ａ，２９ｂ，２９ｃ 室温検出手段 ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ 温度設定手段 ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ 室内側熱交換器 ３２ 第１の目標開度演算手段 ３３ 第２の目標開度演算手段 ３５ メモリ装置 ３６ ファジィ推論手段 ３７ 開度決定手段 ３８ 開度制御手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 能力可変圧縮機と四方弁と室外側熱交換
   器と室外側電動膨張弁とからなる室外機と、室内側電動
   膨張弁と室内側熱交換器とからなり、前記室外機に並列
   に複数台接続した室内機とから構成された多室型空気調
   和機において、室温を検出する室温検出手段と、目標温
   度を設定する温度設定手段と、前記室温検出手段で検出
   した室温から前記温度設定手段で設定した目標温度を差
   し引いた偏差に基づき前記室内側電動膨張弁の第１の目
   標開度を演算する第１の目標開度演算手段と、前記室内
   側熱交換器出口の過熱度を検出する過熱度検出手段と、
   前記過熱度検出手段で検出した過熱度に基づき前記室内
   側電動膨張弁の第２の目標開度を演算する第２の目標開
   度演算手段と、前記室温検出手段で検出した室温と前記
   温度設定手段で設定した目標温度との偏差に対して前記
   第１及び第２の目標開度から前記室内側電動膨張弁の最
   適な開度を求めるための経験則に基づく制御ルールを記
   憶するメモリ装置と、前記第１及び第２の目標開度演算
   手段でそれぞれ演算された第１及び第２の目標開度と、
   前記室温検出手段で検出した室温と前記温度設定手段で
   設定した目標温度との偏差と、前記メモリ装置から取り
   出された制御ルールとに基づいてファジィ論理演算を行
   なうファジィ推論手段と、前記ファジィ推論手段で行な
   った推論結果に基づき前記室内側電動膨張弁の最適な開
   度を決定する開度決定手段と、前記室内側電動膨張弁の
   開度を制御する開度制御手段とを備えたことを特徴とす
   る多室型空気調和機の冷房制御装置。