JPH06137635A - 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消費電力
の効率悪化を抑え、かつ快適性の向上を図る。 【構成】 この空気調和機は、ファジィ制御に用いるメ
ンバシップ関数として、室温の安定性、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、設定温度に対して室
温が多少高く、あるいは低くとも同室温と設定温度との
温度差を零（ゼロ）とみなし、前記圧縮機が運転オフに
なりにくくしたメンバシップ関数（Ｂ）を１つ設けたメ
ンバシップ関数部４と、圧縮機２の運転オフの回数を所
定時間毎に検出するとともに、この検出回数が所定値を
越えている場合、同圧縮機のオン、オフが頻繁に行われ
ている状態であると判定する圧縮機運転状態判定部５と
を有する制御装置６を備え、上記圧縮機２のオン、オフ
が頻繁である場合上記メンバシップ関数に切り替える。

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
（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（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（Ｔ
ｒ−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８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）等による室内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、空調負荷が小さい場合、例
えば冷房運転時に外気温度が極端に低く、あるいは暖房
運転時に外気温度が極端に高い場合、図１０に示すよう
に、室温の安定化のために上記圧縮機２の運転オフ（オ
ン、オフ）が頻繁に行われ、室温が設定温度付近とされ
る。

【０００６】しかし、上記圧縮機２の起動時の電力が大
きくなることから、上記圧縮機２の運転オフが頻繁に行
われると、当該空気調和機の消費電力が大きくなり、消
費電力効率が悪化するという欠点があった。

【０００７】また、図１０の領域Ａに示すように、上記
圧縮機２の運転オフが頻繁に行われると、室温コントロ
ールの変動幅が大きくなり、つまり室温が設定温度に対
して正負の方向に大きく変動することから、例えば暖房
運転時にその運転オフ（ＯＦＦ）により室温が設定温度
を下回り、人に寒さを感じさせ、しかもそのまま設定温
度を重視した制御が続行されるため、快適性が損なわれ
るという問題点があった。

【０００８】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が小さい場合にあっても、当
該空気調和機の消費電力効率の悪化を抑え、快適性の向
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。

【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、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
数を用いてファジィ演算し、該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の他
に少なくとも上記設定温度に対して室温が多少高く、あ
るいは低くとも同室温と設定温度との温度差を零（ゼ
ロ）とみなし、上記圧縮機が運転オフになりにくくした
１つのメンバシップ関数（Ｂ）と、上記圧縮機の運転オ
フ回数を所定時間毎に検出し、この検出運転オフ回数に
より同圧縮機の運転状態を判定する圧縮機運転判定手段
とを有し、上記圧縮機のオフ回数が所定回数を越えたと
きは上記メンバシップ関数（Ｂ）に切り替え、この切り
替えられたメンバシップ関数を用いてファジィ演算する
ようにしたことを要旨とする。

【００１０】

【作用】上記方法としたので、例えば当該空気調和機の
空調負荷が小さいため、上記所定時間に検出された圧縮
機の運転オフ回数が所定時間に所定値を越えている場
合、同圧縮機のオン、オフが頻繁に行われている状態で
あると判定され、つまり当該空気調和機の消費電力が大
きいと判定される。この判定により当該室温コントロー
ルに用いていたメンバシップ関数がメンバシップ関数
（Ｂ）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）に基づいてファジィ演算が実行される。

【００１１】上記切り替えられたメンバシップ関数
（Ｂ）のパターンは設定温度に対して室温が多少高く、
あるいは低くとも同室温と設定温度との温度差を零（ゼ
ロ）とみなし、上記圧縮機の運転オフになりにくいもの
になっていることから、室温が多少高く、あるいは低く
とも、上記圧縮機の運転がオフになりにくいため、室温
が設定温度よりも多少高めとなるが、当該空気調和機の
消費電力が抑えられ、かつ室温の安定化も図られ、例え
ば暖房運転時に人に寒さを感じさせることもなく、快適
性が損なわれることもない。

【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、少なくとも設定温度に
対して室温が多少高く、あるいは低くとも同室温と設定
温度との温度差を零（ゼロ）とみなし、前記圧縮機が運
転オフになりにくくしたメンバシップ関数（Ｂ）を１つ
有しており、圧縮機の運転オフの回数を所定時間毎に検
出するとともに、この検出回数が所定値を越えている場
合、同圧縮機のオン、オフが頻繁に行われている状態で
あると判定し、つまり当該空気調和機の消費電力が大き
くなると判定し、上記メンバシップ関数（Ｂ）に切り替
えてファジィ演算し、このファジィ演算結果に基づいて
室温コントロールを行う。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、当
該圧縮機３の運転オフ回数を所定時間（ｔ分）毎に検出
し、この検出された運転オフ回数が所定値を越えている
か否かを判定する圧縮機運転状態判定部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（Ｔｒ）の変化
量を入力２としてファジィ演算する際、上記圧縮機運転
状態判定部６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する。

【００１４】また、上記メンバシップ関数（Ｂ）は例え
ば図２乃至図４に示すパターンであり、これらパターン
と図７乃至図９に示すメンバシップ関数（Ａ）のパター
ンとを比較すると、図から明らかなように図２のパター
ンについては室温と設定温度との温度差に対してＺＲ領
域が強く、かつ正方向に大きく位置し、ＰＢ領域が弱く
なっている。

【００１５】これは設定温度（Ｔｓ）に対して室温（Ｔ
ｒ）が多少高くなっていても、室温と設定温度との温度
差を殆ど零（ゼロ）と感知する形になっている。また、
図４のパターンについては、圧縮機２の運転周波数の切
り替え量に対してＮＢ領域およびＰＢ領域の両方が弱く
なっている。

【００１６】なお、図３に示すパターンは図８に示すパ
ターンと同じであり、上記メンバシップ関数（Ａ）につ
いては図７乃至図９に示すパターンと同じものであるた
め、その説明を省略する。

【００１７】次に、上記構成の空気調和機に適用される
制御方法を図５のグラフ図を参照して詳しく説明する
と、まず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。

【００１８】そして、上記制御装置６においては図７乃
至図９に示すメンバシップ関数（Ａ）を用いてファジィ
演算が実行され、このファジィ演算結果に基づいて室温
コントロールが行われる（図５の領域Ｃ）。このとき、
上記制御装置６の圧縮機運転状態判定部５においては、
圧縮機２の運転オフが検出されるとともに（図５の矢
印）、この運転オフがカウントされて当該空気調和機の
制御装置（上記制御装置６を含むマイクロコンピュー
タ）のメモリに記憶され、かつ所定時間（ｔ）毎にその
カウント数（運転オフ回数）が算出される。この算出運
転オフ回数が所定値ｎを越えている場合には圧縮機２の
オン、オフが頻繁であり、当該空気調和機の消費電力が
大きいと判断される。また、上記算出運転オフ回数が所
定値ｎを越えていない場合には圧縮機２のオン、オフが
頻繁でなく、当該空気調和機の消費電力が大きくなって
いないと判断される。なお、上記所定時間（ｔ）後に上
記運転オフ回数のカウント数がリセットされ、新たな所
定時間（ｔ）における運転オフ回数がカウントされる。

【００１９】図５のＢ点において、上記算出運転オフ回
数が所定値ｎを越えている場合、圧縮機２のオン、オフ
が頻繁に行われ、当該空気調和機の消費電力の効率悪化
が進むことから、上記メンバシップ関数がメンバシップ
関数（Ｂ）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）を用いてファジィ演算が実行される
（図５の領域Ｄ）。このメンバシップ関数（Ｂ）は、室
温が設定温度に対して多少高くとも、あるいは低くとも
室温と設定温度との温度差をほぼ零（ゼロ）とみなして
感知するため、出力の運転周波数の切り替え量に与える
影響を少なくしている。

【００２０】すなわち、室温が設定温度に対して高くな
っても、圧縮機２が容易に運転オフにされないため、図
５の領域Ｄに示すように、室温が設定温度より高めで安
定することになるが、当該空気調和機の消費電力が抑え
られ、消費電力効率が悪化することもなくなる。また、
圧縮機２のオン、オフが頻繁に行われないことから、室
温が設定温度に対して上下方向に変動することもなく、
つまり変動幅を小さくすることができるため快適性の向
上が図れる。

【００２１】なお、上記算出運転オフ回数が所定値ｎを
越えてしない場合、圧縮機２のオン、オフが頻繁に行わ
れず、当該空気調和機の消費電力が大きくならないこと
かから、それまでのメンバシップ関数（Ａ）を用いたフ
ァジィ演算が継続して実行される。また、上記実施例で
は暖房運転の場合について説明したが、冷房運転時にも
適用することができる。

【００２２】このように、空気調和機のファジィ制御方
法においては、所定時間（ｔ分）毎に圧縮機２の運転オ
フの回数を検出し、この運転オフ回数が所定値ｎを越え
たときには当該空気調和機の消費電力が大きく、室温コ
ントロールの変動幅が大きいと判断し、当該ファジィ演
算に用いるメンバシップ関数を設定温度に対して室温が
多少高く、あるいは低くとも同室温と設定温度との温度
差を零（ゼロ）とみなし、上記圧縮機が運転オフになり
にくくしたメンバシップ関数に切り替えていることか
ら、当該空気調和機の消費電力の効率悪化を抑え、快適
性の向上を図ることができる。

【００２３】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、圧縮機２の運転オフ回
数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、この場合所定時間毎の圧縮機２の運転オフ回
数に応じてメンバシップ関数を切り替えることにより、
当該空気調和機の消費電力をきめ細かく制御することが
でき、室温コントロールをよりきめ細かく制御すること
ができ、ひいては快適性の向上をより図ることができ
る。

【００２４】

【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、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、を外乱（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、少なくとも設定温度に対して室温が多少
高く、あるいは低くとも同室温と設定温度との温度差を
零（ゼロ）とみなし、上記圧縮機が運転オフになりにく
くしたメンバシップ関数（Ｂ）を１つ有しており、圧縮
機の運転オフの回数を所定時間毎に検出するとともに、
この検出回数が所定値を越えている場合、同圧縮機のオ
ン、オフが頻繁に行われている状態であると判定し、つ
まり当該空気調和機の消費電力が大きくなると判定し、
上記メンバシップ関数（Ｂ）に切り替えてファジィ演算
し、このファジィ演算結果に基づいて室温コントロール
を行うようにしたので、当該空気調和機の消費電力の効
率悪化を抑えることができ、また圧縮機のオン、オフが
頻繁に行われないことから、室温が設定温度に対して上
下方向に変動することもなく、つまり室温コントロール
の変動幅を小さくすることができるため快適性の向上が
図れる。

【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。

【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 圧縮機運転状態判定部 ６ 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
   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の他に少なくとも前記設定温度に
   対して室温が多少高く、あるいは低くとも同室温と設定
   温度との温度差を零（ゼロ）とみなし、前記圧縮機が運
   転オフになりにくくした１つのメンバシップ関数（Ｂ）
   と、前記圧縮機の運転オフ回数を所定時間毎に検出し、
   該検出運転オフ回数により同圧縮機の運転状態を判定す
   る圧縮機運転判定手段とを有し、前記圧縮機のオフ回数
   が所定回数を越えたときは前記メンバシップ関数（Ｂ）
   に切り替え、該切り替えられたメンバシップ関数を用い
   てファジィ演算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。