JPH1194327A

JPH1194327A - 空気調和機の制御装置

Info

Publication number: JPH1194327A
Application number: JP9253128A
Authority: JP
Inventors: Akira Ide; 旭井出; Takahiro Sahashi; 隆博佐橋; Masafumi Tsubouchi; 雅史坪内; Michiichi Kobayashi; 道一小林; Akihiro Tsuchida; 晃宏土田
Original assignee: Matsushita Seiko Co Ltd
Current assignee: Panasonic Ecology Systems Co Ltd
Priority date: 1997-09-18
Filing date: 1997-09-18
Publication date: 1999-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】室内環境の快適性、負荷変動への対応の改
善、冷凍サイクルの部品の信頼・耐久性およびエネルギ
ー効率を向上させることを目的とする。【解決手段】室内機４１、４２からの情報により室内
熱負荷を予測する室内熱負荷予測手段２７を設け、室内
熱負荷をニューラルネットワークにより予測し、この室
内熱負荷予測手段２７に基づき制御目標を決定する制御
目標決定手段３２と、制御量を決定する制御量演算手段
３３を設け、圧縮機３５および電動膨張弁３８等のアク
チュエーター６４を制御する構成としたため、室内の温
度変化と経過時間により室内熱負荷を予測し、運転した
結果より予測精度が向上するように学習記憶するため、
立ち上がり性能が良く、室内温度が安定した快適な空調
の制御が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、学習機能を有し、
効率が良く、快適性に優れた空気調和機の制御装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、空気調和機は著しく普及してきて
おり、部屋の大きさ等により多くの能力ランクの空気調
和機がある。空気調和機を設置する際、部屋の大きさに
あった能力ランクの空気調和機を設置すればいいのだ
が、実際は使用する際の室内外の負荷により充分な能力
を発揮できない場合が往々にしてある。このような場
合、例えば室内負荷が大きい場合に暖房運転をする際、
冷えきった室内環境を快適な条件にするのにはかなりの
時間がかかる、また空気調和機から遠い位置では十分に
暖まらないといった問題が生じる。

【０００３】また、逆に室内負荷が小さい場合は、室内
吸込み温度と室内設定温度の差により空気調和機が運転
−停止を繰返し、エネルギー効率が悪くなり、室内吸込
み温度も空気調和機の運転−停止に伴い、上がったり下
がったりして快適性に劣るといった問題が生じる。

【０００４】以下に、従来の空気調和機の制御装置につ
いて説明する。空気調和機にて部屋の室温を制御する
時、例えば暖房運転をおこなう際、室内温度の立ち上が
り特性を向上させるために、室内温度と室内設定温度と
の温度差によって一定時間だけ圧縮機の運転周波数を高
くしたり、室内機側の吹出し風量を多くしたりする方法
などが採られていた。また、室内吸込み温度が室内設定
温度に達したら、空気調和機に停止信号を送信し運転を
停止させ、室内吸込み温度が下がり、ある定められた温
度に達したら、今度は逆に運転信号を送信し空気調和機
を運転させたりしていた。

【０００５】図３はこのような従来の空気調和機の制御
装置の構成を示すブロック図である。

【０００６】図において、制御量決定手段２００は、室
内温度検知手段２０１が出力する室内吸込み温度２０２
と、空気調和機２０３を外部から操作する遠隔操作装置
（以下、リモコンと称す）または操作部２０４で使用者
が設定した室内設定温度２０５と、使用者がリモコンま
たは操作部２０４により空気調和機２０３を運転させた
時点から作動する運転経過時間検知手段２０６（一定時
間タイマ）が出力する運転経過時間２０７などにより制
御信号２０８を決定している。制御信号２０８は、例え
ば、暖房時には室内温度を早く上昇させるために、運転
を開始してから一定時間以内では室内風量を一定量多く
するような信号、空気調和機の圧縮機運転周波数を一定
量高く制御させたりする信号である。また、空気調和機
を停止させたり、運転させたりする信号もあった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の空気
調和機の制御装置では、冷房運転または暖房運転をおこ
なう際、リモコン２０４により設定された室内設定温度
と室内温度検知手段２０１である室内吸込み温度２０２
との温度差により制御量を演算し、圧縮機運転周波数を
決定しており、また、立ち上がり性能を向上させるため
に、運転開始時のみ室内の内壁等からの輻射熱等を想定
し、ある一定の熱負荷分を考慮し、空気調和機２０３を
運転させた時点から作動する運転経過時間検知手段２０
６（一定時間タイマ）が出力する運転経過時間２０７な
どにより制御信号２０８を出力することにより圧縮機運
転周波数を一定時間だけ上昇させるようにしているが、
実際の室内熱負荷は設置された部屋の大きさ、部屋の断
熱構造、窓の有無、部屋の向き等、様々な条件によって
変化するものであり、室内熱負荷と空気調和機が出力す
る空調熱負荷とが一致することは極めて稀であり、例え
ば室内熱負荷が空調熱負荷より大きい場合、室内環境を
快適な条件にするのにはかなりの時間がかかっていた。

【０００８】また、逆に室内熱負荷が空調熱負荷より小
さい場合、室内吸込み温度２０２と室内設定温度の差に
より空気調和機が運転−停止を繰り返し、室内吸込み温
度も空気調和機の運転−停止に伴い、上がったり下がっ
たりして快適性を損ない、運転−停止の繰り返しにより
冷凍サイクルの部品の信頼性・耐久性も低下し、また、
エネルギー効率も悪くなるといった課題もあり、室内環
境の快適性の向上、負荷変動への対応の改善、冷凍サイ
クルの部品の信頼・耐久性の向上およびエネルギー効率
の改善が要求されている。

【０００９】また、事前に計算された室内熱負荷によっ
て室内機の能力ランクが選定され室内に設置されるが、
室内熱負荷は様々な条件によって変化するため能力過不
足が多発することもあり、特に多室型空気調和機の室内
機の選定は複雑になりがちであり、設置時の試運転をお
こなった際に設置される部屋に対して室内機の選定が適
切であるか否かの判定をすることが要求されている。

【００１０】本発明は、このような従来の課題を解決す
るものであり、室内熱負荷が変化しても変化に即して追
従しながら適切な空調熱負荷でバランスさせ、快適な室
内環境を実現し、空気調和機の発停を減少させ冷凍サイ
クルの部品の信頼性・耐久性を向上し、室内をある一定
の快適環境の中で最もエネルギー効率が良い、すなわ
ち、消費電力が少なくなるように空気調和機の運転制御
をおこない、また、設置された空気調和機の選定が室内
熱負荷と大きく乖離した場合には、警告表示できる空気
調和機の制御装置を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の空気調和機の制
御装置は上記目的を達成するために、圧縮機と、室外用
熱交換器と、この室外用熱交換器の室外熱交換用送風機
と、四方弁と、液配管と前記室外用熱交換器との間に電
動膨張弁を設けた室外機と、この室外機と前記液配管、
ガス配管により接続された室内機を設け、この室内機に
は、室内用熱交換器とこの室内用熱交換器の室内熱交換
用送風機を備え、室温等を検知する室内環境検知手段
と、室内から室内環境を設定する室内環境設定手段を備
え、前記室内機もしくは前記室外機に運転経過時間を把
握する運転経過時間検知手段を備え、前記室内機からの
情報により室内熱負荷を予測する室内熱負荷予測手段を
設け、前記室内熱負荷予測手段は、前記室内機からの情
報により室内熱負荷を予測する予測手段ａと初期値とし
てあらかじめ学習されたニューラルネットワークが記憶
されている記憶手段ａと前記室内熱負荷を入力しニュー
ラルネットワークを用いて学習する学習手段ａを設け、
学習されたニューラルネットワークを再び前記記憶手段
ａに記憶するようにし、前記室内熱負荷予測手段に基づ
いて制御目標を決定する制御目標決定手段と、制御量を
決定する制御量演算手段を設け、前記圧縮機および電動
膨張弁等のアクチュエーターを制御するようにしたもの
である。

【００１２】また他の手段は、室外機に外気温等を検知
する室外環境検知手段を設け、室内熱負荷予測手段に入
力する構成としたものである。

【００１３】また他の手段は、運転時の季節および時刻
情報を把握する暦・時刻生成手段を設け、室内熱負荷予
測手段に入力する構成としたものである。

【００１４】また他の手段は、室内の必要空調負荷に応
じた風量で運転するために、室内機に室内熱交換用送風
機の運転風量を把握する室内熱交換用送風機風量検知手
段を設け、室内熱負荷予測手段に入力する構成としたも
のである。

【００１５】また他の手段は、冷凍サイクル状態を把握
し冷凍サイクルの最適化を図るために、室外機に圧縮機
の運転状態、電動膨張弁の弁開度および室外熱交換用送
風機の風量を把握する圧縮機周波数検知手段、電動膨張
弁開度検知手段、室外熱交換用送風機風量検知手段と、
前記圧縮機の吸込温度または吸込圧力等を検知する室外
機冷凍サイクル状態検知手段を設け、これらの情報を基
に冷凍サイクルの最適化を予測する冷凍サイクル最適化
予測手段を設け、この冷凍サイクル最適化予測手段はさ
らに冷凍サイクルの最適化を予測する予測手段ｂと、初
期値としてあらかじめ学習されたニューラルネットワー
クが記憶されている記憶手段ｂと、冷凍サイクルの最適
化情報を入力しニューラルネットワークを用いて学習す
る学習手段ｂを設け、学習されたニューラルネットワー
クを再び前記記憶手段ｂに記憶する構成であり、室内熱
負荷予測手段の出力と前記冷凍サイクル最適化予測手段
の出力とを制御目標決定手段に入力する構成としたもの
である。

【００１６】また他の手段は、室内の快適性がある一定
の基準範囲にあるような制御目標の中で消費電力が最小
値になるようにするために、消費電力を把握する消費電
力検知手段を設け、冷凍サイクル最適化予測手段に入力
する構成としたものである。

【００１７】また他の手段は、圧縮機と、室外用熱交換
器と、この室外用熱交換器の室外熱交換用送風機と、四
方弁と、各液配管と前記室外用熱交換器との間に複数個
の電動膨張弁を設けた室外機と、この室外機と前記液配
管、ガス配管により接続された複数台の室内機を設け、
この各室内機には、室内用熱交換器とこの室内用熱交換
器の室内熱交換用送風機を備え、室温等を検知する室内
環境検知手段と、各室内から室内環境を設定する室内環
境設定手段を備え、前記室内機もしくは前記室外機に各
室内機の運転経過時間を把握する運転経過時間検知手段
を備え、外気温等を検知する室外環境検知手段と、各室
内熱負荷を予測する室内熱負荷予測手段をそれぞれ設
け、この室内熱負荷予測手段はさらに前記室内機からの
情報により前記室内熱負荷を予測する予測手段ａと初期
値としてあらかじめ学習されたニューラルネットワーク
が記憶されている記憶手段ａと前記室内熱負荷を入力し
ニューラルネットワークを用いて学習する学習手段ａを
設け、学習されたニューラルネットワークを再び前記記
憶手段ａに記憶するようにし、前記各熱負荷予測手段の
それぞれの出力より制御目標を決定する制御目標決定手
段と、制御量を決定する制御量演算手段を設け、前記圧
縮機および電動膨張弁等のアクチュエーターを制御する
多室型の構成としたものである。

【００１８】また他の手段は、運転時の季節および時刻
情報を把握する暦・時刻生成手段を設け、室内熱負荷予
測手段に入力する多室型の構成としたものである。

【００１９】また他の手段は、室内の必要空調負荷に応
じた風量で運転するために、各室内機に室内熱交換用送
風機の運転風量を把握する室内熱交換用送風機風量検知
手段をそれぞれ設け、各室内熱負荷予測手段に入力する
多室型の構成としたものである。

【００２０】また他の手段は、冷凍サイクル状態を把握
し冷凍サイクルの最適化を図るために、室外機に圧縮機
の吸込温度または吸込圧力等を検知する室外機冷凍サイ
クル状態検知手段と、前記圧縮機の運転状態、電動膨張
弁の弁開度および室外熱交換用送風機の風量を把握する
圧縮機周波数検知手段、電動膨張弁開度検知手段、室外
熱交換用送風機風量検知手段と、各室内機の運転状態を
把握する運転台数検知手段を設け、これらの情報を基に
冷凍サイクルの最適化を予測する冷凍サイクル最適化予
測手段を設け、この冷凍サイクル最適化予測手段はさら
に冷凍サイクルの最適化を予測する予測手段ｂと初期値
としてあらかじめ学習されたニューラルネットワークが
記憶されている記憶手段ｂと冷凍サイクルの最適化情報
を入力しニューラルネットワークを用いて学習する学習
手段ｂを設け、学習されたニューラルネットワークが再
び前記記憶手段ｂに記憶する多室型の構成としたもので
ある。

【００２１】また他の手段は、複数台の室内機の室内用
熱交換器の冷媒の過熱度または過冷却度を最適化するた
めに冷媒入口温度および冷媒出口温度を検知する室内機
冷凍サイクル状態検知手段をそれぞれ設け、冷凍サイク
ル最適化予測手段に入力する多室型の構成としたもので
ある。

【００２２】また他の手段は、各室内の快適性がある一
定の基準範囲にあるような制御目標の中で消費電力が最
小値になるようにするために、消費電力を把握する消費
電力検知手段を設け、冷凍サイクル最適化予測手段に入
力する多室型の構成としたものである。

【００２３】また他の手段は、制御量演算手段の出力を
基に運転開始され、各アクチュエーターが正常に動作し
ているにもかかわらず、室内の予測熱負荷が最大能力と
極端に異なる場合、空調負荷不足を表示する表示手段を
設けた構成としたものである。

【００２４】本発明によれば、室内熱負荷が変化しても
適切な空調熱負荷で快適な室内環境を実現し、ある一定
の快適環境の中で最もエネルギー効率が良い空気調和機
の運転制御をおこない、設置された空気調和機の選定が
室内熱負荷と大きく乖離した場合には、警告表示できる
空気調和機の制御装置が得られる。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、圧縮機と、室外用熱交換器と、この室外用熱交換器
の室外熱交換用送風機と、四方弁と、液配管と前記室外
用熱交換器との間に電動膨張弁を設けた室外機と、この
室外機と前記液配管、ガス配管により接続された室内機
を設け、この室内機には、室内用熱交換器とこの室内用
熱交換器の室内熱交換用送風機を備え、室温等を検知す
る室内環境検知手段と、室内から室内環境を設定する室
内環境設定手段を備え、前記室内機もしくは前記室外機
に運転経過時間を把握する運転経過時間検知手段を備
え、前記室内機からの情報により室内熱負荷を予測する
室内熱負荷予測手段を設け、前記室内熱負荷予測手段
は、前記室内機からの情報により室内熱負荷を予測する
予測手段ａと初期値としてあらかじめ学習されたニュー
ラルネットワークが記憶されている記憶手段ａと前記室
内熱負荷を入力しニューラルネットワークを用いて学習
する学習手段ａを設け、学習されたニューラルネットワ
ークを再び前記記憶手段ａに記憶するようにし、前記室
内熱負荷予測手段に基づいて制御目標を決定する制御目
標決定手段と、制御量を決定する制御量演算手段を設
け、前記圧縮機および電動膨張弁等のアクチュエーター
を制御する構成としたものであり、室内の温度変化と経
過時間により室内熱負荷を予測し、運転した結果より予
測精度が向上するように学習記憶するため、立ち上がり
性能が良く、室内温度が安定した快適な空調の制御がで
きるという作用を有する。

【００２６】請求項２に記載の発明は、室外機に外気温
等を検知する室外環境検知手段を設け、室内熱負荷予測
手段に入力する構成としたものであり、室外の環境情報
を検知するため室外からの侵入熱負荷を室内熱負荷の予
測に考慮でき、室内熱負荷の予測精度が向上し、快適な
空調の制御ができるという作用を有する。

【００２７】請求項３に記載の発明は、運転時の季節お
よび時刻情報を把握する暦・時刻生成手段を設け、前記
室内熱負荷予測手段に入力する構成としたものであり、
運転時の季節・時刻情報により室外からの侵入熱負荷の
予測精度を向上させることができるため、室内熱負荷の
予測精度も向上し、快適な空調の制御ができるという作
用を有する。

【００２８】請求項４に記載の発明は、室内の必要空調
負荷に応じた風量で運転するために、室内機に室内熱交
換用送風機の運転風量を把握する室内熱交換用送風機風
量検知手段を設け、室内熱負荷予測手段に入力する構成
としたものであり、室内熱負荷予測に基づいて室内風量
を制御し、空調熱負荷量を把握でき、室内熱負荷の予測
精度も向上し、快適な空調の制御ができるという作用を
有する。

【００２９】請求項５に記載の発明は、冷凍サイクル状
態を把握し冷凍サイクルの最適化を図るために、室外機
に圧縮機の運転状態、電動膨張弁の弁開度および室外熱
交換用送風機の風量を把握する圧縮機周波数検知手段、
電動膨張弁開度検知手段、室外熱交換用送風機風量検知
手段と、前記圧縮機の吸込温度または吸込圧力等を検知
する室外機冷凍サイクル状態検知手段を設け、これらの
情報を基に冷凍サイクルの最適化を予測する冷凍サイク
ル最適化予測手段を設け、この冷凍サイクル最適化予測
手段はさらに冷凍サイクルの最適化を予測する予測手段
ｂと、初期値としてあらかじめ学習されたニューラルネ
ットワークが記憶されている記憶手段ｂと、冷凍サイク
ルの最適化情報を入力しニューラルネットワークを用い
て学習させる学習手段ｂを設け、学習させたニューラル
ネットワークを再び前記記憶手段ｂに記憶する構成であ
り、室内熱負荷予測手段の出力と前記冷凍サイクル最適
化予測手段の出力とを前記制御目標決定手段に入力する
ことにより、冷凍サイクルの状態が最適になるように予
測し、運転した結果より予測精度が向上するよう、学習
記憶されるため、空調機器の冷凍サイクル部品の信頼性
・耐久性を損なわない空調の制御ができるという作用を
有する。

【００３０】請求項６に記載の発明は、室内の快適性が
ある一定の基準範囲にあるような制御目標の中で消費電
力が最小値になるよう、消費電力を把握する消費電力検
知手段を設け、冷凍サイクル最適化予測手段に入力する
構成としたものであり、室内の快適性がある一定の基準
範囲で、最も消費電力が少なくなるように空調の制御が
できるという作用を有する。

【００３１】請求項７に記載の発明は、圧縮機と、室外
用熱交換器と、この室外用熱交換器の室外熱交換用送風
機と、四方弁と、各液配管と前記室外用熱交換器との間
に複数個の電動膨張弁を設けた室外機と、この室外機と
前記液配管、ガス配管により接続された複数台の室内機
を設け、この各室内機には、室内用熱交換器とこの室内
用熱交換器の室内熱交換用送風機を備え、室温等を検知
する室内環境検知手段と、各室内から室内環境を設定す
る室内環境設定手段を備え、前記室内機もしくは前記室
外機に各室内機の運転経過時間を把握する運転経過時間
検知手段を備え、外気温等を検知する室外環境検知手段
と、各室内熱負荷を予測する室内熱負荷予測手段をそれ
ぞれ設け、この室内熱負荷予測手段はさらに前記室内機
からの情報により前記室内熱負荷を予測する予測手段ａ
と初期値としてあらかじめ学習されたニューラルネット
ワークが記憶されている記憶手段ａと前記室内熱負荷を
入力しニューラルネットワークを用いて学習する学習手
段ａを設け、学習されたニューラルネットワークを再び
前記記憶手段ａに記憶するようにし、前記各熱負荷予測
手段のそれぞれの出力より制御目標を決定する制御目標
決定手段と、制御量を決定する制御量演算手段を設け、
前記圧縮機および電動膨張弁等のアクチュエーターを制
御する多室型の構成としたものであり、複数台設置され
た各室内の温度変化と経過時間により室内熱負荷を予測
し、運転した結果より予測精度が向上するように学習記
憶されるため、立ち上がり性能が良く、各部屋の室内温
度が安定した快適な空調の制御ができるという作用を有
する。

【００３２】請求項８に記載の発明は、運転時の季節お
よび時刻情報を把握する暦・時刻生成手段を設け、室内
熱負荷予測手段に入力する多室型の構成としたものであ
り、運転時の季節・時刻情報により室外からの各部屋へ
の侵入熱負荷の予測精度を向上させることができるた
め、各部屋の室内熱負荷の予測精度も向上し、各部屋の
快適な空調の制御ができるという作用を有する。

【００３３】請求項９に記載の発明は、各室内の必要空
調負荷に応じた風量で運転するために、各室内機に室内
熱交換用送風機の運転風量を把握する室内熱交換用送風
機風量検知手段をそれぞれ設け、各室内熱負荷予測手段
に入力する多室型の構成としたものであり、各部屋の各
室内熱負荷予測に基づいて各室内風量を制御し、各部屋
の空調熱負荷量を把握でき、各室内熱負荷の予測精度も
向上し、快適な空調の制御ができるという作用を有す
る。

【００３４】請求項１０に記載の発明は、冷凍サイクル
状態を把握し冷凍サイクルの最適化を図るために、室外
機に圧縮機の吸込温度または吸込圧力等を検知する室外
機冷凍サイクル状態検知手段と、前記圧縮機の運転状
態、電動膨張弁の弁開度および室外熱交換用送風機の風
量を把握する圧縮機周波数検知手段、電動膨張弁開度検
知手段、室外熱交換用送風機風量検知手段と、各室内機
の運転状態を把握する運転台数検知手段を設け、これら
の情報を基に冷凍サイクルの最適化を予測する冷凍サイ
クル最適化予測手段を設け、この冷凍サイクル最適化予
測手段はさらに冷凍サイクルの最適化を予測する予測手
段ｂと初期値としてあらかじめ学習されたニューラルネ
ットワークが記憶されている記憶手段ｂと冷凍サイクル
の最適化情報を入力しニューラルネットワークを用いて
学習させる学習手段ｂを設け、学習されたニューラルネ
ットワークを再び前記記憶手段ｂに記憶する多室型の構
成としたものであり、冷凍サイクルの状態を最適になる
ように予測し、運転した結果より予測精度が向上するよ
うに学習記憶し、空調機器の発停回数も減少し冷凍サイ
クルの部品の信頼性・耐久性を損なわない空調の制御が
できるという作用を有する。

【００３５】請求項１１に記載の発明は、複数台の室内
機の室内用熱交換器の冷媒の過熱度または過冷却度を最
適化するために冷媒入口温度および冷媒出口温度を検知
する室内機冷凍サイクル状態検知手段をそれぞれ設け、
冷凍サイクル最適化予測手段に入力する多室型の構成と
したものであり、各部屋に設置された室内機毎に過熱度
または過冷却度が最適化され、各室内機の室内熱負荷に
対応した空調熱負荷が出力できる空調の制御をおこなう
という作用を有する。

【００３６】請求項１２に記載の発明は、各室内の快適
性がある一定の基準範囲にあるような制御目標の中で消
費電力が最小値になるようにするために、消費電力を把
握する消費電力検知手段を設け、冷凍サイクル最適化予
測手段に入力する多室型の構成としたものであり、各部
屋の設置された室内の快適性がある一定の基準範囲で、
最も消費電力が最小となるように空調の制御ができると
いう作用を有する。

【００３７】請求項１３に記載の発明は、制御量演算手
段の出力を基に運転開始され、各アクチュエーターが正
常に動作しているにもかかわらず、室内の予測熱負荷が
最大能力と極端に異なる場合、空調負荷不足を表示する
表示手段を設けた構成としたものであり、設置時の試運
転をおこなった際に設置される部屋に対して室内機の選
定が適切であるか否かの判定をすることができ、設置さ
れた空気調和機の選定が室内熱負荷と大きく乖離した場
合には、警告表示できるという作用を有する。

【００３８】

【実施例】以下本発明の全ての請求内容を包含する実施
例について、図１および図２を参照しながら説明する。

【００３９】図１に示すように、室内温度設定手段１等
を含む室内環境設定手段２と、室内温度検知手段３等を
含む室内環境検知手段４と、室外温度検知手段５等を含
む室外環境検知手段６と、室内熱交換用送風機風量検知
手段７と、運転経過時間検知手段８と、暦・時刻生成手
段９と、室内熱交換器入口温度検知手段１０と室内熱交
換器出口温度検知手段１１等を含む室内機冷凍サイクル
状態検知手段１２と、室外熱交換器出口温度検知手段１
３と圧縮機入口・出口温度検知手段１４と圧縮機入口・
出口圧力検知手段１５等を含む室外機冷凍サイクル状態
検知手段１６と、運転台数検知手段１７と、圧縮機１次
電流検知手段１８等を含む消費電力検知手段１９と、圧
縮機周波数検知手段２０と、電動膨張弁開度検知手段２
１と、室外熱交換用送風機風量検知手段２２で構成した
検知手段２３と、予測手段ａ２４と学習手段ａ２５と記
憶手段ａ２６で構成した室内熱負荷予測手段２７と、予
測手段ｂ２８と学習手段ｂ２９と記憶手段ｂ３０で構成
した冷凍サイクル最適化予測手段３１と、制御目標決定
手段３２と、制御量演算手段３３を設けた構成とする。

【００４０】図２に示すように、室外機３４の内部にイ
ンバータ制御による圧縮機３５、四方弁３６、室外熱交
換器３７、冷媒の絞り機構の電動膨張弁３８、３９、室
外熱交換用送風機４０を設けている。また、室内機Ａ４
１の内部に室内用熱交換器Ａ４３、室内熱交換用送風機
Ａ４５を室内機Ｂ４２の内部に室内用熱交換器Ｂ４４、
室内熱交換用送風機Ｂ４６を設けている。

【００４１】上記構成において、検知手段２３の内部に
ついて説明する。室内環境設定手段２であるリモコン４
７、４８から出力された信号は予測手段ａ２４に入力さ
れる。室内環境検知手段４である室内吸込温度センサー
４９、５０で検出された室内吸込温度は予測手段ａ２４
に出力される。室外環境検知手段６である外気温度セン
サー５１で検出された外気温度は予測手段ａ２４に出力
される。室内ファンモーターで検出された室内熱交換用
送風機Ａ４５、室内熱交換用送風機Ｂ４６の風量は室内
熱交換用送風機風量検知手段７で認識され予測手段ａ２
４に出力される。運転経過時間は室内機マイコン５２、
５３に含まれる運転経過時間検知手段８で認識され予測
手段ａ２４に出力される。暦・時刻は室外機マイコン５
４に含まれる暦・時刻生成手段９で生成され予測手段ａ
２４に出力される。

【００４２】一方、室内機マイコン５２、５３の内部で
構成される室内機冷凍サイクル状態検知手段１２は、室
内熱交換器入口温度検知手段１０と室内熱交換器出口温
度検知手段１１で構成している。室内熱交換器入口温度
検知手段１０である室内熱交換器入口温度センサー５
５、５６で検出された室内熱交換器入口温度および室内
熱交換器出口温度検知手段１１である室内熱交換器出口
温度センサー５７、５８で検出された室内熱交換器出口
温度は、室内機の冷凍サイクル状態を示す情報として室
内機冷凍サイクル状態検知手段１２に認識され、予測手
段ｂ２８に出力される。

【００４３】室外機マイコン５４の内部で構成している
室外機冷凍サイクル状態検知手段１６は室外熱交換器出
口温度検知手段１３と圧縮機入口・出口温度検知手段１
４と圧縮機入口・出口圧力検知手段１５で構成してい
る。室外熱交換器出口温度検知手段１３である室外熱交
換器出口温度センサー５９で検出した室外熱交換器出口
温度、圧縮機入口・出口温度検知手段１４である圧縮機
入口温度センサー６０、圧縮機出口温度センサー６１で
検出した圧縮機入口・出口温度および圧縮機入口・出口
圧力検知手段１５である圧縮機入口圧力センサー６２、
圧縮機出口圧力センサー６３で検出した圧縮機入口・出
口圧力は、室外機の冷凍サイクル状態を示す情報として
室外機冷凍サイクル状態検知手段１６で認識され、予測
手段ｂ２８に出力される。

【００４４】運転台数は室外機マイコン５４に含まれる
運転台数検知手段１７で認識され予測手段ｂ２８に出力
される。

【００４５】消費電力検知手段１９は圧縮機１次電流検
知手段１８で構成している。圧縮機１次電流は圧縮機１
次電流検知手段１８で検出および認識され、消費電力を
示す情報として消費電力検知手段１９で認識され、予測
手段ｂ２８に出力される。

【００４６】圧縮機周波数は室外機マイコン５４に含ま
れる圧縮機周波数検知手段２０で検出および認識され予
測手段ｂ２８に出力される。電動膨張弁開度は室外機マ
イコン５４に含まれる電動膨張弁開度検知手段２１で検
出および認識され予測手段ｂ２８に出力される。室外フ
ァンモーターで検出された室外熱交換用送風機４０の風
量は室外熱交換用送風機風量検知手段２２で認識され予
測手段ｂ２８に出力される。

【００４７】以上、検知手段２３で得られた全てのもし
くはいくつかの情報は現在のデータとして制御目標決定
手段３２に出力される。

【００４８】室内機マイコン５２、５３の内部で構成し
ている室内熱負荷予測手段２７は、予測手段ａ２４と学
習手段ａ２５と記憶手段ａ２６で構成している。予測手
段ａ２４は前記で説明した検知手段２３で得られた情報
と記憶手段ａ２６に記憶されているニューラルネットワ
ークを用いて室内熱負荷を予測し、学習手段ａ２５に出
力する。学習手段ａ２５は予測手段ａ２４により算出さ
れた室内熱負荷の予測値の予測精度により、記憶手段ａ
２６に記憶されているニューラルネットワークを学習さ
せ、記憶手段ａ２６に出力する。記憶手段ａ２６は初期
値を与えて予め学習させたニューラルネットワークが記
憶されており、学習手段ａ２５で学習する度に次の学習
に必要なデータを記憶し、予測手段ａ２４に出力する。
ここに記述した学習作用を繰り返す度に記憶手段ａ２６
に記憶されているニューラルネットワークは予測精度が
良くなるように更新され、より正確な室内熱負荷の予測
が可能となる。

【００４９】以上により、室内熱負荷が室内熱負荷予測
手段２７により決定し、その結果が制御目標決定手段３
２に出力される。

【００５０】室外機マイコン５４の内部で構成している
冷凍サイクル最適化予測手段３１は、予測手段ｂ２８と
学習手段ｂ２９と記憶手段ｂ３０で構成している。予測
手段ｂ２８は前記で説明した検知手段２３で得られた情
報と記憶手段ｂ３０に記憶されているニューラルネット
ワークを用いて過熱度および過冷却度等の冷凍サイクル
状態が最適となるアクチュエーター６４の状態を予測
し、学習手段ｂ２９に出力する。学習手段ｂ２９は予測
手段ｂ２８により算出されたアクチュエーター６４の状
態の予測値の予測精度により、記憶手段ｂ３０に記憶さ
れているニューラルネットワークを学習させ、記憶手段
ｂ３０に出力する。記憶手段ｂ３０は初期値を与えて予
め学習させたニューラルネットワークが記憶されてお
り、学習手段ｂ２９で学習する度に次の学習に必要なデ
ータを記憶し、予測手段ｂ２８に出力する。ここに記述
した学習作用を繰り返す度に記憶手段ｂ３０に記憶され
ているニューラルネットワークは予測精度が良くなるよ
うに更新され、より正確な過熱度および過冷却度等の冷
凍サイクル状態が最適となるアクチュエーター６４の状
態の予測が可能となる。

【００５１】以上により、過熱度および過冷却度等の冷
凍サイクル状態が最適となるアクチュエーター６４の状
態が冷凍サイクル最適化予測手段３１により決定し、そ
の結果が制御目標決定手段３２に出力される。

【００５２】ニューラルネットワークの構成、学習方法
等については特開平８−１００９４０号公報に示すバッ
クプロパゲーション法を用いた方法を提案しており、ま
た特開平８−２１０６８６号公報においても提案されて
おり、同様の方法で室内熱負荷予測手段２７および冷凍
サイクル最適化予測手段３１におけるニューラルネット
ワークの構成・学習をおこなうことができる。

【００５３】制御目標決定手段３２は、前記検知手段２
３で得られた情報と室内熱負荷予測手段２７により予測
された室内熱負荷予測値と冷凍サイクル最適化予測手段
３１により予測された過熱度および過冷却度等の冷凍サ
イクル状態が最適となるアクチュエーター６４の状態を
入力とし、室内熱負荷予測値＝空気調和機の能力となる
ように予め与えられた関数により演算し、各アクチュエ
ーターの制御目標値を決定し、制御量演算手段３３に出
力する。

【００５４】つぎに、制御目標決定手段３２における演
算の方法について説明する。室内熱負荷予測手段２７に
より予測された室内熱負荷予測値をδとし、冷凍サイク
ル最適化予測手段３１により予測された過熱度および過
冷却度等の冷凍サイクル状態が最適となるアクチュエー
ター６４の状態をＸ、室外熱交換器出口温度検知手段１
３である室外熱交換器出口温度センサー５９により検知
された室外熱交換器温度をＴｃ１、圧縮機入口・出口温
度検知手段１４である圧縮機入口温度センサー６０、圧
縮機出口温度センサー６１により検知された圧縮機入口
温度をＴｄ１、圧縮機出口温度をＴｄ２、圧縮機入口・
出口圧力検知手段１５である圧縮機入口圧力センサー６
２、圧縮機出口圧力センサー６３により検知された圧縮
機入口圧力をＰｄ１、圧縮機出口圧力をＰｄ２、消費電
力検知手段１９により検知された消費電力をＷ１、圧縮
機周波数検知手段２０により検知された圧縮機周波数を
Ｈｚ１、αを定数、ｆを関数とすると、δ＝αＸ×ｆ
（Ｔｃ１，Ｔａ１，Ｔａ２，Ｐａ１，Ｐａ２，Ｗ１，Ｈ
ｚ１）となるような各アクチュエーターの制御目標値を
複数個求めることができる。ここで求められた複数個の
制御目標値のうち最も消費電力が少なくなる制御目標値
を採用し、制御量演算手段３３に出力する。

【００５５】そして、制御量演算手段３３は、前記制御
目標決定手段３２からの出力と前記検知手段２３で得ら
れた現在の各アクチュエーターの状態とを比較し、現在
の各アクチュエーターの状態からどれだけ変化させれば
制御目標値に到達するかを演算し、必要な変化量を各ア
クチュエーターに出力し、制御する。

【００５６】そして、表示手段６５、６６は前記制御量
演算手段３３の出力に基づき各アクチュエーターが正常
に動作し、運転しているにも関わらず、前記室内予測熱
負荷が空気調和機の最大能力を上回った場合、ＬＥＤ等
により空調負荷不足を表示する。

【００５７】ここで２室型空気調和機を例にとり動作例
を示す。２室型空気調和機で２室同時に空調を行う場合
を考える。従来の制御では２室型空気調和機の最大能力
と室内機Ａ４１、室内機Ｂ４２が設置されているＡ室と
Ｂ室の室内熱負荷の合計が同等であった場合、２室同時
に最大能力で空調を始めても２室ともに室内環境が室内
環境設定に到達するまでに時間がかかる。

【００５８】本発明によれば、次に述べるような制御を
することにより効率の良い空調をおこなうことも可能で
ある。Ａ室に室内機Ａ４１を、Ｂ室に室内機Ｂ４２を設
置し、２台同時に運転を開始すると、前記の方法で制御
目標値を算出し空調を始めるが、まずＡ室の室内機Ａ４
１に冷媒が多く流れるように電動膨張弁の弁開度を制御
して集中的にＡ室を空調しＢ室への空調はセーブしてお
く。Ａ室の室内環境が室内環境設定に接近した後に、Ｂ
室の室内機Ｂ４２に冷媒が多く流れるように電動膨張弁
の弁開度を制御してＢ室を集中的に空調し、Ａ室の空調
は室内環境設定を保つ程度におこなう。

【００５９】さらに、Ｂ室の室内環境も室内環境設定に
接近したならば２室ともに室内環境設定を保つような空
調をおこなう。この間、冷凍サイクルは常に最適に保た
れる。また、このように効率の良い空調をおこなうこと
によりＣＯＰ（エネルギー消費効率）が向上する。

【００６０】なお、ここでは２室型空気調和機を例にと
ったが多室型空気調和機であればいずれの場合でもここ
に述べた方法による空調は可能である。

【００６１】また、本実施例では運転経過時間検知手段
８を室内機マイコン５２、５３に含まれることとした
が、室外機マイコン５４に含まれることとしてもよく、
その作用効果に差異を生じない。

【００６２】

【発明の効果】以上の実施例から明らかなように、本発
明によれば空気調和機が自らの設置された部屋の室内熱
負荷を予測することができるとともに、より早く予測し
た室内熱負荷に見合った最適な過熱度および過冷却度等
の冷凍サイクル状態となるように各アクチュエーターの
状態を制御することができるため、室内環境が室内環境
設定に向かって速やかに収束する。その結果、空気調和
機の運転開始時の立ち上がりの性能が向上するという効
果のある空気調和機の制御装置を提供できる。

【００６３】また、本発明によれば安定時においても室
内温度等の室内環境のオーバーシュートによる室内環境
のハンチングを防止することができ、サーモＯＦＦ等に
よる圧縮機のＯＮ・ＯＦＦが減少するためＣＯＰが向上
し、冷凍サイクルの部品の信頼性・耐久性も向上すると
いう効果のある空気調和機の制御装置を提供できる。ま
た、本発明によれば室内環境がある一定の快適環境の中
で最もエネルギー効率を良くすることができる。

【００６４】すなわち、最小の消費電力にて運転をおこ
なうため、ＣＯＰが向上するという効果のある空気調和
機の制御装置を提供できる。

【００６５】また、本発明によれば設置時の試運転をお
こなった際に設置される部屋に対して室内機の選定が適
切であるか否かの判定をすることができ、設置された空
気調和機の選定が室内熱負荷と大きく乖離した場合に
は、表示手段を設けたことにより、窓、ドア等の開放状
態での運転等による空調負荷不足に対して警告表示をす
ることができるという効果のある空気調和機の制御装置
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の空気調和機の制御装置の構成
を示すブロック図

【図２】本発明の実施例の空気調和機の構成を示す冷凍
サイクル図

【図３】従来の空気調和機の制御装置の構成を示すブロ
ック図

【符号の説明】

２室内環境設定手段４室内環境検知手段６室外環境検知手段７室内熱交換用送風機風量検知手段８運転経過時間検知手段９暦・時刻生成手段１６室外機冷凍サイクル状態検知手段１７運転台数検知手段１９消費電力検知手段２０圧縮機周波数検知手段２１電動膨張弁開度検知手段２２室外熱交換用送風機風量検知手段２４予測手段ａ２５学習手段ａ２６記憶手段ａ２７室内熱負荷予測手段２８予測手段ｂ２９学習手段ｂ３０記憶手段ｂ３１冷凍サイクル最適化予測手段３２制御目標決定手段３３制御量演算手段３４室外機３５圧縮機３６四方弁３７室外熱交換器３８電動膨張弁３９電動膨張弁４０室外熱交換用送風機４１室内機Ａ４２室内機Ｂ４３室内用熱交換器Ａ４４室内用熱交換器Ｂ４５室内熱交換用送風機Ａ４６室内熱交換用送風機Ｂ６４アクチュエーター６５表示手段６６表示手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小林道一大阪府大阪市城東区今福西６丁目２番61号松下精工株式会社内 (72)発明者土田晃宏大阪府大阪市城東区今福西６丁目２番61号松下精工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮機と、室外用熱交換器と、この室外用
熱交換器の室外熱交換用送風機と、四方弁と、液配管と
前記室外用熱交換器との間に電動膨張弁を設けた室外機
と、この室外機と前記液配管、ガス配管により接続され
た室内機を設け、この室内機には、室内用熱交換器とこ
の室内用熱交換器の室内熱交換用送風機を備え、室温等
を検知する室内環境検知手段と、室内から室内環境を設
定する室内環境設定手段を備え、前記室内機もしくは前
記室外機に運転経過時間を把握する運転経過時間検知手
段を備え、前記室内機からの情報により室内熱負荷を予
測する室内熱負荷予測手段を設け、前記室内熱負荷予測
手段は、前記室内機からの情報により室内熱負荷を予測
する予測手段ａと初期値としてあらかじめ学習されたニ
ューラルネットワークが記憶されている記憶手段ａと前
記室内熱負荷を入力しニューラルネットワークを用いて
学習する学習手段ａを設け、学習されたニューラルネッ
トワークを再び前記記憶手段ａに記憶するようにし、前
記室内熱負荷予測手段に基づいて制御目標を決定する制
御目標決定手段と、制御量を決定する制御量演算手段を
設け、前記圧縮機および電動膨張弁等のアクチュエータ
ーを制御する空気調和機の制御装置。
【請求項２】室外機に外気温等を検知する室外環境検知
手段を設け、室内熱負荷予測手段に入力する構成とした
請求項１記載の空気調和機の制御装置。
【請求項３】運転時の季節および時刻情報を把握する暦
・時刻生成手段を設け、室内熱負荷予測手段に入力する
構成とした請求項１記載の空気調和機の制御装置。
【請求項４】室内の必要空調負荷に応じた風量で運転す
るために、室内機に室内熱交換用送風機の運転風量を把
握する室内熱交換用送風機風量検知手段を設け、室内熱
負荷予測手段に入力する構成とした請求項１記載の空気
調和機の制御装置。
【請求項５】冷凍サイクル状態を把握し冷凍サイクルの
最適化を図るために、室外機に圧縮機の運転状態、電動
膨張弁の弁開度および室外熱交換用送風機の風量を把握
する圧縮機周波数検知手段、電動膨張弁開度検知手段、
室外熱交換用送風機風量検知手段と、前記圧縮機の吸込
温度または吸込圧力等を検知する室外機冷凍サイクル状
態検知手段を設け、これらの情報を基に冷凍サイクルの
最適化を予測する冷凍サイクル最適化予測手段を設け、
この冷凍サイクル最適化予測手段はさらに冷凍サイクル
の最適化を予測する予測手段ｂと、初期値としてあらか
じめ学習されたニューラルネットワークが記憶されてい
る記憶手段ｂと、冷凍サイクルの最適化情報を入力しニ
ューラルネットワークを用いて学習する学習手段ｂを設
け、学習されたニューラルネットワークを再び前記記憶
手段ｂに記憶する構成であり、室内熱負荷予測手段の出
力と前記冷凍サイクル最適化予測手段の出力とを制御目
標決定手段に入力する構成とした請求項１記載の空気調
和機の制御装置。
【請求項６】室内の快適性がある一定の基準範囲にある
ような制御目標の中で消費電力が最小値になるようにす
るために、消費電力を把握する消費電力検知手段を設
け、冷凍サイクル最適化予測手段に入力する構成とした
請求項５記載の空気調和機の制御装置。
【請求項７】圧縮機と、室外用熱交換器と、この室外用
熱交換器の室外熱交換用送風機と、四方弁と、各液配管
と前記室外用熱交換器との間に複数個の電動膨張弁を設
けた室外機と、この室外機と前記液配管、ガス配管によ
り接続された複数台の室内機を設け、この各室内機に
は、室内用熱交換器とこの室内用熱交換器の室内熱交換
用送風機を備え、室温等を検知する室内環境検知手段
と、各室内から室内環境を設定する室内環境設定手段を
備え、前記各室内機もしくは前記室外機に各室内機の運
転経過時間を把握する運転経過時間検知手段を備え、外
気温等を検知する室外環境検知手段と、各室内熱負荷を
予測する室内熱負荷予測手段をそれぞれ設け、この室内
熱負荷予測手段はさらに前記室内機からの情報により前
記室内熱負荷を予測する予測手段ａと初期値としてあら
かじめ学習されたニューラルネットワークが記憶されて
いる記憶手段ａと前記室内熱負荷を入力しニューラルネ
ットワークを用いて学習する学習手段ａを設け、学習さ
れたニューラルネットワークを再び前記記憶手段ａに記
憶するようにし、前記各熱負荷予測手段のそれぞれの出
力より制御目標を決定する制御目標決定手段と、制御量
を決定する制御量演算手段を設け、前記圧縮機および電
動膨張弁等のアクチュエーターを制御する多室型の構成
とした空気調和機の制御装置。
【請求項８】運転時の季節および時刻情報を把握する暦
・時刻生成手段を設け、室内熱負荷予測手段に入力する
多室型の構成とした請求項７記載の空気調和機の制御装
置。
【請求項９】各室内の必要空調負荷に応じた風量で運転
するために、各室内機に室内熱交換用送風機の運転風量
を把握する室内熱交換用送風機風量検知手段をそれぞれ
設け、各室内熱負荷予測手段に入力する多室型の構成と
した請求項７記載の空気調和機の制御装置。
【請求項１０】冷凍サイクル状態を把握し冷凍サイクル
の最適化を図るために、室外機に圧縮機の吸込温度また
は吸込圧力等を検知する室外機冷凍サイクル状態検知手
段と、前記圧縮機の運転状態、電動膨張弁の弁開度およ
び室外熱交換用送風機の風量を把握する圧縮機周波数検
知手段、電動膨張弁開度検知手段、室外熱交換用送風機
風量検知手段と、各室内機の運転状態を把握する運転台
数検知手段を設け、これらの情報を基に冷凍サイクルの
最適化を予測する冷凍サイクル最適化予測手段を設け、
この冷凍サイクル最適化予測手段はさらに冷凍サイクル
の最適化を予測する予測手段ｂと初期値としてあらかじ
め学習されたニューラルネットワークが記憶されている
記憶手段ｂと冷凍サイクルの最適化情報を入力しニュー
ラルネットワークを用いて学習する学習手段ｂを設け、
学習されたニューラルネットワークが再び前記記憶手段
ｂに記憶する多室型の構成とした請求項７記載の空気調
和機の制御装置。
【請求項１１】複数台の室内機の室内用熱交換器の冷媒
の過熱度または過冷却度を最適化するために冷媒入口温
度および冷媒出口温度を検知する室内機冷凍サイクル状
態検知手段をそれぞれ設け、冷凍サイクル最適化予測手
段に入力する多室型の構成とした請求項７記載の空気調
和機の制御装置。
【請求項１２】各室内の快適性がある一定の基準範囲に
あるような制御目標の中で消費電力が最小値になるよう
にするために、消費電力を把握する消費電力検知手段を
設け、冷凍サイクル最適化予測手段に入力する多室型の
構成とした請求項７記載の空気調和機の制御装置。
【請求項１３】制御量演算手段の出力を基に運転開始さ
れ、各アクチュエーターが正常に動作しているにもかか
わらず、室内の予測熱負荷が最大能力と極端に異なる場
合、空調負荷不足を表示する表示手段を設けた構成とし
た請求項１または７記載の空気調和機の制御装置。