JP2611657B2 - 空気調和機の運転制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷房機能及び暖房機能
を備え、温水循環回路に温水を循環させて暖房運転を行
う温水循環暖房形式の空気調和機の運転制御方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、冷房機能及び暖房機能を備え、温
水循環回路に温水を循環させて暖房運転を行う温水循環
暖房形式の空気調和機においては、冷却回路と温水循環
回路とが備えられ、温水循環回路は、熱交換器及び熱源
を備えた水加熱器と、循環ポンプと、室内ファンを備え
た室内ユニットに組込まれた室内熱交換器（放熱器）及
び温水流量調整弁を有している。このような空気調和機
の暖房運転時においては、一般に室温制御のパラメータ
として設定温度Ｔs と室内温度Ｔr の温度差ΔＴ＝Ｔs
ーＴr と、現在室内温度Ｔrnowと所定時間Δｔ（例え
ば、Δｔ＝２min.）前の前回室内温度Ｔroldとで算出さ
れる室内温度変化量ΔTr＝Ｔrnow−Ｔroldとを採用し、
該温度差ΔＴ及び室内温度変化量ΔTrに基づいて温水循
環回路に設けられた温水流量調整弁の開度θを調節する
ことにより、温水循環回路に循環させる温水流量を調節
してファジー制御による室温制御を行うものが採用され
ている。即ち、温度差ΔＴ及び室内温度変化量ΔTrのメ
ンバーシップ関数をそれぞれ求め、温度差ΔＴのメンバ
ーシップ関数と室内温度変化量ΔTrのメンバーシップ関
数との間に定めた制御ルールに基づいて温水流量調整弁
の開度θを制御するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の暖房運転制御において、室内温度変化量ΔTrの変化
速度は温水流量調整弁の開度θ調節速度に比べてかなり
小さいものであり、温水流量の変化量を大きくしても室
内温度変化量ΔTrは緩やかに変化してくるため、温水流
量調整弁の開度θを過大に調節する即ち温水流量調整弁
を開き過ぎたり、絞り過ぎたりする恐れがあった。ま
た、暖房運転開始時には、温度差ΔＴが大きく、室内温
度Ｔr の上昇速度が小さい即ち室内温度変化量ΔTrが小
さいから、温水流量調整弁の開度θは増大しつづけ、温
水流量が変化しない開度領域（図11に示す温水流量調整
弁の開度−流量特性において、最大流量開度θo から全
開θmax.までの領域）に達し、室内温度Ｔr の上昇が検
出されない、或いは室内温度Ｔr の上昇が極めて遅い場
合には全開θmax.にまで開かれることになる。逆に、室
内温度Ｔr が上昇して設定温度Ｔs を超えた時点で温水
流量調整弁を絞り始めるが、室内温度Ｔr は急激に下が
ることがなく、ある期間上昇を続けるため、温水流量調
整弁の開度θを一層小さくしようと制御することになっ
て絞り過ぎ、全閉にまで閉じられることになる。このよ
うに過大な温水流量調整弁の開度θの調節が行われる
と、室内温度Ｔrが安定せず、設定温度Ｔs 付近で室内
温度Ｔr が大きくハンチングするという問題があった。
ここで、実際の室内温度制御における動作の一例を、図
10を参照して説明すると、暖房運転の開始時に、 期間ａ：温度差ΔＴが大きいから、温水流量調整弁を開
いていくが、室内温度Ｔr の上昇が遅いため、温水流量
調整弁の開度θが増大しつづけて全開θmax.に達する。 期間ｂ：温度差ΔＴが小さくなるから、温水流量調整弁
を徐々に閉めるが、全開θmax.から最大流量開度θo ま
では温水流量が変化しない（図11の開度−流量特性参
照）。 期間ｃ：室内温度Ｔr が上昇して設定温度Ｔs を超えた
から温水流量調整弁を大きく絞るもので、開度θが最大
流量開度θo に達した後温水流量が急激に減少する（図
11の開度−流量特性参照）が、室内温度Ｔr は下降しな
いため、温水流量調整弁の開度θが全閉に達することに
なる。 期間ｄ：室内温度Ｔr が上昇して暖房オフ温度Ｔ_OFF に
達するから、温水流量調整弁の開度θを全閉とし、暖房
オフ状態（即ち監視状態）に移行する。上記期間ａ〜ｄ
が短くなりながら繰り返されるものであるから、温水流
量調整弁の開度θの変化が大きすぎ、室内温度Ｔr が大
きくハンチングするという問題があった。また、上記期
間ｃ，ｄにおいては、室内温度Ｔr が下降していないに
もかかわらず、温水流量が大きく減少するから、放熱器
温度が低下して室内ユニットからの吹き出し温度が低下
し（図12参照）、肌寒く感じる不快感を与えるという問
題があった。

【０００４】本発明の目的は、温水流量調整弁の開度θ
を過大に調節することなく、室内温度を設定温度に速や
かに安定させることができる空気調和機の運転制御方法
を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の空気調和機の運転制御方法は、少なくとも温
水弁を有する温水循環回路を備え、温水循環回路運転時
に室内温度に応じ、ファジー推論を用いて温水弁の開度
を制御する空気調和機において、設定温度と今回ファジ
ー演算時室内温度との温度差と、前回ファジー演算時温
水室内熱交換器温度と今回ファジー演算時温水室内熱交
換器温度との差である温水室内熱交換器温度変化量とに
基づいてファジー推論演算を行うとともに、今回ファジ
ー演算時温水室内熱交換器温度に基づいてファジー推論
演算を行い、両演算結果に基づいて制御することによ
り、設定温度と室内温度との温度差が大きいときに温水
流量調整弁を開く方向に動作し続けることを、温水室内
熱交換器温度に基づくファジー推論演算によって抑制す
ることになり、温水流量が変化しない開度領域に開度を
到達させることを防ぐから、無駄な開度変化を行わなく
なり、速やかな開度調節を行うことができるとともに、
安定した室内温度調節を行うことができるとともに、暖
房オフ温度に達するまでは全閉状態にすることがないか
ら、温水室内熱交換器温度を過度に低下させず、室内ユ
ニットから冷風が吹き出す恐れがない。また、暖房運転
開始時の室内温度に対応して温水流量調整弁の初期開度
を予め設定し、暖房運転を開始した時に温水流量調整弁
を初期開度に開いて保持し、予め設定した初期時間の経
過後にファジー制御に移行させることにより、暖房運転
開始時の起ち上がりを速くするとともに、流通する温水
流量が安定し、温水室内熱交換器温度が上昇してからフ
ァジー制御を行い、安定した室内温度制御を行うことが
できる。

【０００６】

【実施例】本発明の実施例を、図を参照して説明する。
図９において本発明の制御方法を適用する温水循環暖房
形式の空気調和機の概略を説明すると、室内ユニット１
内に、冷房用室内熱交換器即ち蒸発器２と、暖房用温水
室内熱交換器即ち放熱器３とが空気流路に上流側から順
に配設され、その下流位置に室内ファン４が設置されて
おり、蒸発器２と温水室内熱交換器３の下方にドレンパ
ン５が設置されている。蒸発器２と、室外ユニット６内
に配設されたコンプレッサ７、室外ファン11で空冷され
る凝縮器８、キャピラリチューブ（膨張装置）９が冷媒
配管10で順次接続された冷媒回路で冷凍サイクルが構成
され、コンプレッサ７で圧縮された冷媒は凝縮器８で液
化し、キャピラリチューブ９で断熱膨張した後、蒸発器
２で蒸発し、蒸発器２の周囲の空気と熱交換する。温水
室内熱交換器３は、温水熱源機12内に設置された水加熱
用熱交換器13に循環ポンプ14及び温水流量調整弁15を介
して温水配管16で接続されて温水暖房回路が形成されて
いる。温水流量調整弁15は、温水室内熱交換器３の入口
側に接続されており、ステッピングモータで駆動されて
ステップ数で開度θが定められるものである。

【０００７】制御装置17は、室内温度センサ等の室内温
度検知装置18で検出された室内温度Ｔr と、蒸発器２に
設けられた温度センサ等の室内熱交換器温度センサ20で
検出された冷却側室内熱交換器温度Ｔc と、温水室内熱
交換器３に設けられた温度センサ等の室内熱交換器温度
センサ21で検出された温水室内熱交換器温度Ｔh と、設
定装置19で設定された設定温度Ｔs とが入力され、室内
ファン４と、冷却回路のコンプレッサ７と室外ファン1
1、及び暖房回路の温水熱源機12と循環ポンプ14及び温
水弁15に制御信号を出力するものであり、冷房運転時に
は、室内ファン４とコンプレッサ７及び室外ファン11が
運転され、温水熱源機12と循環ポンプ14及び温水弁15が
オフされる。また、除湿運転時には、室内ファン４と、
冷却回路のコンプレッサ７と室外ファン11、及び暖房回
路の温水熱源機12と循環ポンプ14、及び温水弁15がオン
される。さらに、暖房運転時には、室内ファン４と、暖
房回路の温水熱源機12と循環ポンプ14が運転され、温水
弁15の開度θが調節され、冷却回路のコンプレッサ７と
室外ファン11はオフされる。

【０００８】次に図を参照して暖房運転開始時の制御動
作について説明する。ファジー演算を行うタイミングを
制御装置17内の演算タイマで計測し、所定の演算タイム
Δｔ（例えば、２分間）経過毎にファジー演算を行うも
のであり、ファジー演算が行われた時点から室内温度Ｔ
r をデータとして取り込むタイミングを制御装置17内の
サンプリングタイマで計測し、予め設定された設定温度
Ｔs と演算時の現在室内温度Ｔrnowとの差である温度差
ΔＴ（ΔＴ＝Ｔs −Ｔrnow）を算出し、算出された温度
差ΔＴを図２に適用して温度差ΔＴのメンバーシップ関
数により入力メンバーシップ値を求め、温度差ファジー
データを求める。温度差ΔＴのメンバーシップ関数は次
のとおりである。 Ｎ ：現在室内温度Ｔrnowが設定温度Ｔs より高い。
（ΔＴ≦−Δ₁ で最大値1.0 、ΔＴ＝０で最小値０） ＺＯ：ちょうど良い。（ΔＴ＝０で最大値1.0 、ΔＴ＝
−Δ₁ ，＋Δ₂ で最小値０） ＰＳ：現在室内温度Ｔrnowが設定温度Ｔs よりやや低
い。（ΔＴ＝＋Δ₂ で最大値1.0 、ΔＴ＝０，＋Δ₃ で
最小値０） ＰＭ：現在室内温度Ｔrnowが設定温度Ｔs より少し低
い。（ΔＴ＝＋Δ₃ で最大値1.0 、ΔＴ＝＋Δ₂ ，＋Δ
₄ で最小値０） ＰＢ：現在室内温度Ｔrnowが設定温度Ｔs より低い。
（ΔＴ≧＋Δ₄ で最大値1.0 、ΔＴ＝＋Δ₃ で最小値
０） なお、Δ₁ ，Δ₂ ，Δ₃ ，Δ₄ は、予め定めた温度差Δ
Ｔの値であり、例えばΔ₁ ＝Δ₂ ＝１度，Δ₃ ＝４度，
Δ₄ ＝７度としている。

【０００９】ファジー演算時に検出された現在温水室内
熱交換器温度Ｔhnowと、ファジー演算時よりも演算タイ
ムΔｔ（例えば、Δｔ＝２min.）前の前回温水室内熱交
換器温度Ｔholdとで算出される温水室内熱交換器温度変
化量ΔTh＝Ｔhnow−Ｔholdを、図３に適用して温水室内
熱交換器温度変化量ΔThのメンバーシップ関数により入
力メンバーシップ値を求め、温水室内熱交換器温度変化
量ファジーデータを求める。温水室内熱交換器温度変化
量ΔThのメンバーシップ関数を次に示す。 ＮＢ：温水室内熱交換器温度Ｔh が前回ファジー演算時
より低い状態が経過。（ΔTh＝−δ₄ で最大値1.0 、Δ
Th＝−δ₃ で最小値０） ＮＭ：温水室内熱交換器温度Ｔh が前回ファジー演算時
よりも少し低い状態が経過。（ΔTh＝−δ₃ で最大値1.
0 、ΔTh＝−δ₄ ，−δ₂ で最小値０） ＮＳ：温水室内熱交換器温度Ｔh が前回ファジー演算時
よりもやや低い状態が経過。（ΔTh＝−δ₂ で最大値1.
0 、ΔTh＝−δ₃ ，−δ₁ で最小値０） ＺＯ：温水室内熱交換器温度Ｔh が前回ファジー演算時
から変化しない。（−δ₁ ≦ΔTh≦＋δ₁ で最大値1.0
、ΔTh＝±δ₂ で最小値０） ＰＳ：温水室内熱交換器温度Ｔh が前回ファジー演算時
よりもやや高い状態が経過。（ΔTh＝＋δ₂ で最大値1.
0 、ΔTh＝＋δ₁ ，＋δ₃ で最小値０） ＰＭ：温水室内熱交換器温度Ｔh が前回ファジー演算時
よりも少し高い状態が経過。（ΔTh＝＋δ₃ で最大値1.
0 、ΔTh＝＋δ₂ ，＋δ₄ で最小値０） ＰＢ：温水室内熱交換器温度Ｔh が前回ファジー演算時
より高い状態が経過。（ΔTh＝＋δ₄ で最大値1.0 、Δ
Th＝＋δ₃ で最小値０） なお、δ₁ ，δ₂ ，δ₃ ，δ₄ は、予め定められたファ
ジー演算間温水室内熱交換器温度変化量ΔThの値であ
り、例えば、δ₁ ＝0.4 度，δ₂ ＝２度，δ₃ ＝４度，
δ₄ ＝６度としている。

【００１０】次に、温水室内熱交換器温度Ｔh を、図４
に適用して、温水室内熱交換器温度Ｔh のメンバーシッ
プ関数により入力メンバーシップ値を求め、温水室内熱
交換器温度ファジーデータを求める。温水室内熱交換器
温度Ｔh のメンバーシップ関数を次に示す。 Ｎ ：温水室内熱交換器温度Ｔh が低すぎる。（Ｔh ≦
τ₁ で最大値1.0 、Ｔh ＝τ₂ で最小値０） ＺＯ：温水室内熱交換器温度Ｔh が適温。（τ₂ ≦Ｔh
≦τ₃ で最大値1.0 、Ｔh ＝τ₁ ，τ₄ で最小値０） Ｐ ：温水室内熱交換器温度Ｔh が高すぎる。（Ｔh ≧
τ₄ で最大値1.0 、Ｔh ＝τ₃ で最小値０） なお、τ₁ ，τ₂ ，τ₃ ，τ₄ は、予め設定した温水室
内熱交換器温度Ｔh の値であり、例えばτ₁ ＝35℃，τ
₂ ＝37℃，τ₃ ＝47℃，τ₄ ＝49℃である。

【００１１】上記算出されたファジー演算間の温水室内
熱交換器温度変化量ΔThのファジーデータ及び温度差Δ
Ｔのファジーデータの全てに対し、図５に示す２種類の
制御ルールを参照して、出力メンバーシップ値を求め
る。出力メンバーシップ関数は次の７種のファジー変数
で定義される。 ＮＢ：温水弁開度小。 ＮＭ：温水弁開度少し小。 ＮＳ：温水弁開度やや小。 ＺＯ：温水弁開度中。 ＰＳ：温水弁開度やや大。 ＰＭ：温水弁開度少し大。 ＰＢ：温水弁開度大。

【００１２】第１の制御ルールは次のとおりである。 Ｒ１：温水室内熱交換器温度変化量ΔTh＝ＮＢ（温水室
内熱交換器温度Ｔh が前回ファジー演算時より低い状態
が経過）であり、温度差ΔＴ＝Ｎ（現在室内温度Ｔrnow
が設定温度Ｔs より高い）であると、出力メンバーシッ
プ関数はＰＳ（温水流量調整弁開度やや大）となる。換
言すれば、前回ファジー演算時以後の室内温度Ｔr が前
回ファジー演算時よりも低い状態が経過し、現在室内温
度Ｔrnowが設定温度Ｔs より高い場合、温水流量調整弁
15の開度をやや大とする。 Ｒ２：温水室内熱交換器温度変化量ΔTh＝ＮＢ（温水室
内熱交換器温度Ｔh が前回ファジー演算時より低い状態
が経過）で、温度差ΔＴ＝ＺＯ（ちょうど良い）の時、
出力メンバーシップ関数はＰＭ（温水流量調整弁開度少
し大）となる。換言すれば、前回ファジー演算時以後の
室内温度Ｔr が前回ファジー演算時よりも低い状態が経
過し、現在室内温度Ｔrnowが設定温度Ｔs に等しい場
合、温水流量調整弁15の開度を大とする。以下、同様に
してＲ35まで35通りの制御ルールが示されており、出力
メンバーシップ値（グレード値）として、室内温度変化
量ΔThと温度差ΔＴの入力メンバーシップ値（グレード
値）を比較し、小さいほうのグレード値を採用する（mi
n.演算）。例えば、Ｒ３に示す温水室内熱交換器温度変
化量ΔTh＝ＮＢで、温度差ΔＴ＝ＰＳの状態において
は、温水室内熱交換器温度変化量ΔThに対するファジー
変数ＮＢのグレード値と、温度差ΔＴに対するファジー
変数ＰＳのグレード値とを比較し、小さいほうの値を採
用するものである。

【００１３】また、第２の制御ルールは次のとおりであ
る。 ルール１：温水室内熱交換器温度Ｔh のメンバーシップ
関数がＰ（温水室内熱交換器温度Ｔh が高すぎる）であ
れば、出力メンバーシップ関数（温水流量調整弁開度）
はＮＢ（開度小）とする。換言すれば温水室内熱交換器
温度Ｔh が上限設定値τ₄ 以上である（Ｔh ≧τ₄ 、例
えば、Ｔh ≧49℃）場合は、無条件に温水流量調整弁15
の開度を絞るものである。 ルール２：温水室内熱交換器温度Ｔh のメンバーシップ
関数がＮ（温水室内熱交換器温度Ｔh が低すぎる）であ
れば、出力メンバーシップ関数（温水流量調整弁開度）
はＰＢ（開度大）とする。換言すれば温水室内熱交換器
温度Ｔh が下限設定値τ₁ 以下である（Ｔh ≦τ₁ 、例
えば、Ｔh ≦35℃）場合は、無条件に温水流量調整弁15
の開度を絞るものである。

【００１４】この第２の制御ルールによる演算結果と、
上記第１の制御ルールに基づいた演算結果とのそれぞれ
の出力メンバーシップ値をmax.合成し、その結果に基づ
いて温水流量調整弁15の開度θを制御するものである。
即ち、図７の暖房開始時から安定状態に移行するまでの
上記制御動作による室内温度Ｔr 、温水室内熱交換器温
度Ｔh 、温水流量調整弁開度θ及び温水流量の変動を示
すタイムチャートにおいて、時刻ｔ₀ からｔ₁ の間は、
室内温度Ｔr が低く、設定温度Ｔs との温度差ΔＴが大
きく（例えば、ΔＴ＝ＰＢ）、且つ温水室内熱交換器温
度変化量ΔThが小さい（例えば、ΔTh＝ＮＢ）から、第
１の制御ルールに基づく出力メンバーシップ関数はＰＢ
（開度θを増大させる）となるとともに、温水室内熱交
換器温度Ｔh が低い（Ｔh ＝Ｎ）から第２の制御ルール
に基づく出力メンバーシップ関数はＰＢ（開度θを増大
させる）となるから、両演算結果の合成された出力メン
バーシップ関数はＰＢ（開度θを増大させる）となり、
開度θは増大し続ける。

【００１５】時刻ｔ₁ に達すると、温度差ΔＴが大きく
（ΔＴ＝ＰＢ）、且つ温水室内熱交換器温度変化量ΔTh
が小さい（ΔTh＝ＮＢ）から、第１の制御ルールに基づ
く出力メンバーシップ関数はＰＢ（開度θを増大させ
る）であるが、温水室内熱交換器温度Ｔh が高くなり
（Ｔh ＝Ｐ）、第２の制御ルールに基づく出力メンバー
シップ関数はＮＢ（開度θを減少させる）となって、第
１の制御ルールによる出力メンバーシップ関数はＰＢ
（開度θを増大させる）と第２の制御ルールによる出力
メンバーシップ関数はＮＢ（開度θを減少させる）とが
互いに打ち消しあって温水流量調整弁15の開度θを変化
させず、開度θが全開に達することを防止することによ
り、開度θを温水流量が変化しない開度領域（図11にお
いて、最大流量開度θo から全開θmax.までの領域）に
到達させることを防ぐから、無駄な開度変化を行わなく
なり、速やかな開度調節を行うことができるとともに、
安定した室内温度調節を行うことができる。

【００１６】また、図８に示す室内温度Ｔr が設定温度
Ｔs 近傍に達した安定状態、即ち暖房負荷が小さい場合
のタイムチャートにおいて、時刻ｔ₃ の前は室内温度Ｔ
r が設定温度Ｔs 以上であるが、設定温度Ｔs より高い
暖房オフ温度Ｔ_OFF （Ｔ_OFF＞Ｔs ）未満（Ｔr ＜Ｔ
_OFF ）であると、温度差ΔＴ＝Ｔs −Ｔr ≦０で、第１
の制御ルールによる出力メンバーシップ関数はＮＳ（開
度θを減少させる）となり、温水室内熱交換器温度Ｔh
が緩やかに下降しているが、Ｔh ＞τ₁ （τ₁ ＝35℃）
であるから、第２の制御ルールによる出力メンバーシッ
プ関数はＺＯ（ちょうど良い、即ち動かさない）となる
から、温水流量調整弁15の開度θは緩やかに小さくな
り、温水室内熱交換器温度Ｔh が緩やかに下降し続け
る。

【００１７】時刻ｔ₃ に温水室内熱交換器温度Ｔh が下
限設定値τ₁ に達する（Ｔh ＝τ₁＝35℃）と、室内温
度Ｔr が暖房オフ温度Ｔ_OFF 未満（Ｔr ＜Ｔ_OFF ）であ
るから、第１の制御ルールによる出力メンバーシップ関
数は変わらず、ＮＳ（開度θを減少させる）であるが、
第２の制御ルールによる出力メンバーシップ関数はＰＢ
（開度θを増大させる）となり、双方が打ち消しあって
開度θが全閉になることなく保持されて温水の流通が確
保されるから、温水室内熱交換器温度Ｔh が下限設定値
τ₁ より大きく降下することなく、略一定の温度に保持
され、冷風吹き出しを防止できる。時刻ｔ₄ には、室内
温度Ｔr が暖房オフ温度Ｔ_OFF に達して暖房オフとな
り、温水流量調整弁15の開度θは全閉となって温水の流
通が停止され、監視状態となる。

【００１８】上記第１の制御ルールにおいて、温水室内
熱交換器温度変化量ΔThのファジーデータ及び温度差Δ
Ｔのファジーデータからmin.演算で求められた出力メン
バーシップ値と、第２の制御ルールにおいて温水室内熱
交換器温度Ｔh のファジーデータから求められた出力メ
ンバーシップ値とに基づいて、max.演算を行い、得られ
た出力メンバーシップ合成値を用いて一点化演算（逆フ
ァジー化）を行う。一点化演算式は、重心演算式ｆ_w ＝
∫f(x)・ｘdx／∫f(x)dxを変形し、 Ｇ＝（ａ・Ａ＋ｂ・Ｂ＋ｃ・Ｃ＋ｄ・Ｄ＋ｅ・Ｅ＋ｆ・
Ｆ＋ｈ・Ｈ）／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｅ＋Ｆ＋Ｇ） で算出し、この算出されたＧが温水流量調整弁15を駆動
するステップモータのステップ位置の制御量となる。但
し、Ａ：ＮＢ出力メンバーシップ合成値、Ｂ：ＮＭ出力
メンバーシップ合成値、Ｃ：ＮＳ出力メンバーシップ合
成値、Ｄ：ＺＯ出力メンバーシップ合成値、Ｅ：ＰＳ出
力メンバーシップ合成値、Ｆ：ＰＭ出力メンバーシップ
合成値、Ｈ：ＰＢ出力メンバーシップ合成値である。ま
た、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇは重み付係数である
（例えば、ａ＝−６、ｂ＝−４、ｃ＝−２、ｄ＝０、ｅ
＝＋２、ｆ＝＋４、ｇ＝＋６）。

【００１９】算出されたステップ位置制御量Ｇを前回ス
テップ位置（現時点の実ステップ位置）Ｇo に加算した
ものが今回の温水流量調整弁のアドレス（目標ステップ
位置Ｇs ）となるから、予め準備した温水流量調整弁特
性テーブルから、目標ステップ位置Ｇs に対応する目標
ステップ数Ｓと、前回ステップ位置Ｇo （温水流量調整
弁が前回から駆動されていないから現時点における実ス
テップ位置）に対応する実ステップ数Ｓo との差が今回
温水流量調整弁のステッピングモータを駆動すべき駆動
ステップ数（制御量）Ｓm となり（Ｓm ＝Ｓ−Ｓo ）、
ステッピングモータに駆動ステップ数Ｓm に対応する制
御信号を出力してステッピングモータを目標ステップ位
置Ｇs に駆動し、温水流量調整弁の開度を調節する。

【００２０】温水流量調整弁15のステップ位置は、温水
流量調整弁15の流量−ステップ位置特性がリニアになる
ように設定してあり、各ステップ位置に対応するステッ
ピングモータのステップ数は、温水流量調整弁の流量特
性に応じて予め実験的に定めている。例えば、図６の表
１に示すとおり、温水流量調整弁15の全閉位置から全開
位置まで64ステップとし、各ステップ位置に対応するス
テッピングモータの基準点即ち全閉位置からの駆動パル
ス数が求められている。

【００２１】なお、ファジー演算により温水流量調整弁
15を駆動する際は、開方向即ち開度を増大させる方向に
おいては緩やかな速度、例えば１ステップ／10秒の速度
で駆動し、閉方向即ち開度を減少させる方向においては
即目標値に到達させる。これにより、温水流量増加より
時間遅れが大きい温水室内熱交換器温度Ｔh を上昇させ
る時は緩やかに温水流量を増加させて温水室内熱交換器
温度Ｔh のオーバーシュートを防ぎ、一方温水室内熱交
換器温度Ｔh を下降させる時は速やかに温水流量を低減
させ、室内ユニット６からの吹き出し風の温度変化の幅
を小さくすることができる。

【００２２】暖房運転開始時の室内温度Ｔr に対応して
温水流量調整弁15の初期開度を予め設定しておき、暖房
運転開始時に温水流量調整弁15を初期開度にまでスムー
ズに開き、予め設定した初期時間ｔ₀ （例えば、90秒
間）の間初期開度を保持し、初期時間ｔ₀ の経過後にフ
ァジー制御に移行させることにより、暖房運転開始時の
起ち上がりを速くするとともに、流通する温水流量が安
定し、温水室内熱交換器温度Ｔh が上昇してからファジ
ー制御を行い、安定した室内温度制御を行うことができ
る。

【００２３】次に初期開度の設定の一例を説明すると、
暖房運転開始時の室内温度Ｔr が設定温度Ｔs 以下（Ｔ
r ≦Ｔs ）の場合の初期開度を第１初期開度設定値θ_s1
（例えば、第１初期開度設定値θ_s1＝32ステップ）、暖
房運転開始時の室内温度Ｔrが設定温度Ｔs より高い
（Ｔr ＞Ｔs ）の場合の初期開度を第２初期開度設定値
θ_s2（例えば、第２初期開度設定値θ_s2＝18ステップ）
を定める。

【００２４】また、暖房運転中に室内温度Ｔr が設定温
度Ｔs を超えて暖房オフ温度Ｔ_OFF（Ｔ_OFF ＞Ｔs ）に
達する前に、温水流量調整弁15の開度θは温水が流通す
る最小の開度である最小弁開度θ_min.に絞られ、開度θ
＝θ_min.が保持されており、暖房オフ温度Ｔ_OFF に達し
た時に、温水流量調整弁の開度θを最小弁開度θ_min.か
ら全閉とし、温水の流通を遮断するとともに、最小弁開
度θ_min.を記憶して暖房オフ状態（監視状態）に移行す
るから、暖房オフ温度Ｔ_OFF に達するまでは全閉状態に
することがないから、温水室内熱交換器温度Ｔh を過度
に低下させず、室内ユニット６からの吹き出し風温度が
低く、冷風が吹き出す恐れがない。

【００２５】暖房オフ状態から復帰する際、即ち室内温
度Ｔr が設定温度Ｔs 以下に下降して暖房運転状態に復
帰する際に、記憶しておいた上記最小弁開度θ_min.より
予め定めた加算ステップ数ｓ（例えば、ｓ＝３ステッ
プ）だけ大きい開度（例えば、θ_min.＋ｓ＝θ_min.＋３
ステップ）で暖房運転を再開することにより、温水室内
熱交換器温度Ｔh を速やかに上昇させるから、室内ユニ
ットからの吹き出し温度を低下させる恐れがなく、快適
な暖房運転が行える（図３参照）。

【００２６】次に、図１のフローチャートに基づいて制
御動作を説明する。暖房運転開始時における室内温度Ｔ
r を設定温度Ｔs と比較し、Ｔr ≦Ｔs の場合は温水流
量調整弁15の開度を第１初期開度設定値θ_s1（例えば、
θ_s1＝32ステップ）とし、反対にＴr ＞Ｔs の場合は開
度を第２初期開度設定値θ_s2（例えば、θ_s2＝18ステッ
プ）として暖房運転を開始し、初期時間ｔ₀ （例えば、
90秒間）が経過した後、上述のファジー温度制御即ち温
度差ΔＴ＝Ｔs −Ｔrnowと温水室内熱交換器温度Ｔh 及
び温水室内熱交換器温度変化量ΔTh＝Ｔhnow−Ｔholdを
入力パラメータとし、所定の演算タイムΔｔ（例えば、
２min.）毎のファジー演算に基づいて室内温度制御を行
う。

【００２７】図７の上記制御動作による室内温度Ｔr 、
温水室内熱交換器温度Ｔh 、温水流量調整弁開度θ及び
温水流量の変動を示すタイムチャートに示すとおり、暖
房開始時において、室内温度Ｔr がスムーズに上昇し始
めるとともに、温水流量調整弁15の開度θが最大流量開
度θ₀ に達し、温水室内熱交換器温度Ｔh が上限設定値
τ₄ 以上となった時点で第２の制御ルールにより温水流
量調整弁15を閉じようとする傾向が最大となって全開θ
max.に達することを防止することにより、開度θを温水
流量が変化しない開度領域（図11において、最大流量開
度θo から全開θmax.までの領域）に到達させることを
防ぐから、無駄な開度変化を行わなくなり、速やかな開
度調節を行うことができるとともに、安定した室内温度
調節を行うことができる。室内温度Ｔr が設定温度Ｔs
を超えると、開度θは低減されるが、温水流量が減少し
て温水室内熱交換器温度Ｔh が低下し、温水室内熱交換
器温度Ｔh が下限設定値τ₁ 以下になると開度θの閉動
作を停止させ、その開度θを保持する。

【００２８】室内温度Ｔr が設定温度Ｔs を超えて暖房
オフ温度Ｔ_OFF （Ｔ_OFF ＞Ｔs ）に達すると、その直前
の温水流量調整弁15の開度θである最小弁開度θ_min.を
記憶するとともに、温水流量調整弁の開度θを最小弁開
度θ_min.から全閉として温水の流通を停止し、暖房オフ
状態（監視状態）に移行する。暖房オフ状態において、
室内温度Ｔr が設定温度Ｔs より低く（Ｔr ＜Ｔs ）な
ると、温水流量調整弁15の開度θを最小弁開度θ_min.に
加算ステップ数ｓを加えた開度θ＝θ_min.＋ｓ（例え
ば、θ_min.＋３ステップ）に調節して温水の流通を再開
し、一定時間後に通常のファジー制御に移行する。図８
のタイムチャートに示すとおり、暖房オフ温度Ｔ_OFF に
達するまでは全閉状態にすることがないから、温水室内
熱交換器温度Ｔh を過度に低下させず、室内ユニット６
からの吹き出し風温度が低くなって冷風が吹き出す恐れ
がない。

【００２９】次に、具体例を挙げて説明する。設定温度
Ｔs ＝26℃、室内温度Ｔr ＝27℃、現在温水室内熱交換
器温度Ｔhnow＝36℃、２分前の前回温水室内熱交換器温
度Ｔhold＝35℃とすると、温度差ΔＴ＝−１℃、温水室
内熱交換器温度変化量ΔTh＝１℃となる。 温度差ΔＴのファジーデータ：Ｎ＝１，ＺＯ＝ＰＳ＝Ｐ
Ｍ＝ＰＢ＝０温水室内熱交換器温度変化量ΔThのファジ
ーデータ：ＮＢ＝ＮＭ＝ＮＳ＝０，ＺＯ＝ＰＳ＝0.5 ，
ＰＭ＝ＰＢ＝０ 上記各ファジーデータについて第１の制御ルールを参照
してmin.演算すると、ＰＳ＝０， ＰＭ＝０， ＰＭ＝
０， ＰＢ＝０， ＰＢ＝０ ＺＯ＝０， ＰＳ＝０， ＰＭ＝０， ＰＭ＝０， Ｐ
Ｂ＝０ ＮＳ＝０， ＺＯ＝０， ＰＳ＝０， ＰＭ＝０， Ｐ
Ｍ＝０ ＮＳ＝0.5 ，ＺＯ＝０， ＰＳ＝０， ＰＳ＝０， Ｐ
Ｍ＝０ ＮＭ＝0.5 ，ＺＯ＝０， ＺＯ＝０， ＰＳ＝０， Ｐ
Ｓ＝０ ＮＢ＝０， ＮＭ＝０， ＮＳ＝０， ＮＳ＝０， Ｚ
Ｏ＝０ ＮＢ＝０， ＮＢ＝０， ＮＭ＝０， ＮＭ＝０， Ｎ
Ｍ＝０ さらにmax.演算すると、ＮＢ＝０，ＮＭ＝0.5 ，ＮＳ＝
0.5 ，ＺＯ＝０，ＰＳ＝０，ＰＭ＝０，ＰＢ＝０を得
る。次に、現在温水室内熱交換器温度Ｔhnowのファジー
データは、Ｎ＝0.5 ，ＺＯ＝0.5 ，Ｐ＝０となり、第２
の制御ルールを参照すると、ルール１（if温水室内熱交
換器温度Ｔh ＝Ｐ then温水流量調整弁開度はＮＢ）は
全く満たさず、ルール２（if温水室内熱交換器温度Ｔh
＝Ｎ then温水流量調整弁開度はＰＢ）からＰＢ＝0.5
の出力メンバーシップ値を得る。

【００３０】上記第２の制御ルールに基づいて得られた
出力メンバーシップ値とルール２に基づいて得られた出
力メンバーシップ値を合成（max.演算）することによ
り、ＮＢ＝０，ＮＭ＝0.5 ，ＮＳ＝0.5 ，ＺＯ＝０，Ｐ
Ｓ＝０，ＰＭ＝０，ＰＢ＝0.5を得る。一点化演算を行
うと、 Ｇ＝（−６×ＮＢ−４×ＮＭ−２×ＮＳ＋０×ＺＯ＋４
×ＰＭ＋６×ＰＢ）／（ＮＢ＋ＮＭ＋ＮＳ＋ＺＯ＋ＰＳ
＋ＰＭ＋ＰＢ） ＝（０−２−１＋０＋０＋３）／1.5 ＝０ となり、温水流量調整弁開度は変化させない。

【００３１】なお、もし第２の制御ルールを用いず、第
１の制御ルールのみを用いた場合には、出力メンバーシ
ップ値はＮＢ＝０，ＮＭ＝0.5 ，ＮＳ＝0.5 ，ＺＯ＝
０，ＰＳ＝０，ＰＭ＝０，ＰＢ＝０となり、一点化演算
を行うと、 Ｇ＝（０−２−１＋０＋０＋０）／1.0 ＝−３ となり、温水流量調整弁開度は３ステップ分絞られるこ
とになって、温水流量が減少し、温水室内熱交換器温度
Ｔh が低下して吹き出し風温度が低くなり、冷風感を与
えることになる。

【００３２】

【発明の効果】本発明は、上述のとおり構成されている
から次に述べる効果を奏する。少なくとも温水弁を有す
る温水循環回路を備え、温水循環回路運転時に室内温度
に応じ、ファジー推論を用いて温水弁の開度を制御する
空気調和機において、温度差と、温水室内熱交換器温度
変化量とに基づいてファジー推論演算を行うとともに、
今回ファジー演算時温水室内熱交換器温度に基づいてフ
ァジー推論演算を行い、両演算結果に基づいて制御する
ことにより、温水流量調整弁の開度がある程度の開度に
達した時点で開動作が停止し、全開に達することを防止
することにより、温水流量が変化しない開度領域に開度
を到達させることを防ぐから、無駄な開度変化を行わな
くなり、速やかな開度調節を行うことができるととも
に、安定した室内温度調節を行うことができるととも
に、暖房オフ温度に達するまでは全閉状態にすることが
ないから、温水室内熱交換器温度を過度に低下させず、
室内ユニットから冷風が吹き出す恐れがない。また、室
内温度に対応して温水流量調整弁の初期開度を予め設定
し、暖房運転を開始した時に温水流量調整弁を初期開度
に開いて保持し、初期時間の経過後にファジー制御に移
行させることにより、暖房運転開始時の起ち上がりを速
くするとともに、流通する温水流量が安定し、温水室内
熱交換器温度が上昇してからファジー制御を行い、安定
した室内温度制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の制御動作のフローチャートである。

【図２】 本発明に係る温度差ΔＴのメンバーシップ関
数である。

【図３】 本発明に係る温水室内熱交換器温度変化量Δ
Thのメンバーシップ関数である。

【図４】 本発明に係る温水室内熱交換器温度Ｔh のメ
ンバーシップ関数である。

【図５】 本発明に係る第１及び第２の制御ルールであ
る。

【図６】 温水流量調整弁の開度（ステップ位置）と駆
動パルス数とを対比させた表１である。

【図７】 本発明に係る暖房開始から安定状態までの動
きの一例を示すタイムチャートである。

【図８】 本発明に係る安定状態以降の動きの一例を示
すタイムチャートである。

【図９】 本発明を適用する空気調和機の一例を示す概
略構成図である。

【図１０】 従来の暖房開始から安定状態までの動きの
タイムチャートである。

【図１１】 温水流量調整弁の開度−流量特性図であ
る。

【図１２】 従来の安定状態以降の動きのタイムチャー
トである。

【符号の説明】

１ 室内ユニット、２ 冷房用熱交換器（蒸発器） ３ 暖房用熱交換器（放熱器）、４ 室内ファン、５
ドレンパン ６ 室外ユニット、７ 圧縮機、８ 凝縮器 ９ キャピラリチューブ（膨張装置）、10 冷媒配管、
11 室外ファン 12 温水熱源機、13 水加熱用熱交換器、14 循環ポン
プ 15 流量制御弁（温水弁）、16 温水配管、17 制御装
置、18 検出装置 19 設定装置

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも温水弁を有する温水循環回路
   を備え、温水循環回路運転時に室内温度に応じ、ファジ
   ー推論を用いて温水弁の開度を制御する空気調和機にお
   いて、設定温度と今回ファジー演算時室内温度との温度
   差と、前回ファジー演算時温水室内熱交換器温度と今回
   ファジー演算時温水室内熱交換器温度との差である温水
   室内熱交換器温度変化量とに基づいてファジー推論演算
   を行うとともに、今回ファジー演算時温水室内熱交換器
   温度に基づいてファジー推論演算を行い、両演算結果に
   基づいて制御することを特徴とする空気調和機の運転制
   御方法。
2. 【請求項２】 暖房運転開始時の室内温度に対応して温
   水流量調整弁の初期開度を予め設定し、暖房運転を開始
   した時に温水流量調整弁を初期開度に開いて保持し、予
   め設定した初期時間の経過後にファジー制御に移行させ
   ることを特徴とする請求項１に記載された空気調和機の
   運転制御方法。