JPS592805B2 - 空気調和制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は空気調和装置の室温制御を行なう空気調和制
御方法に関するものである。

従来の空気調和装置の室温制御はサーモスタットによる
オンオフ制御がほとんどである。

この場合、周知の通り室温の上下の最大変動幅が±２度
はどあり、不快を感する原因となっている。

また、もう少し精度のよい制御となるとＰＩＤ制御があ
る。

ＰＩＤ制御は次式で表わされる。ただし ｔＲ：室温、
ｔＳ：室温設定値、ｅ（ｔ）：エラー、Ｋｐ ：比例ゲ
イン、ＴＩ ：積分時間、ＴＤ：微分時間、 ｍ（ｔ）：操作信号、ｔ：時間、 しかしながら（１）式におけるＫｐ、ＴＩ 、ＴＤ
などの定数を決定することが非常に困難である。

通常は限界感度法などで定数を決定しているが、この場
合には二度、運転を異常状態にさせねばならず、しかも
、室内の動特性が変化するとそのたびに定数をかえなけ
ればならないので極めて不都合である。

室温制御において注意しなければならないことは系が安
定しているかどうかである。

もしく１）式における定数が適尚でなければ室温ｔＲは
室温設定値ｔＳに収束することなく、発散してしまう。

この発明は上記従来方式における種々の欠点を解消し、
簡単な制御方法で最適な室温制御を行なわせることを目
的とする。

以下、本発明について説明する。

本発明の室温制御システムは（３） 、 （４）式のよ
うにする。

ｍ（ｔ）−Ｋ （ｔ） ・ｅ （ｔ） ・
”・−”（３）ｅ （ｔ）＝ ｔ Ｓ −ｔＲ・・・・
・・・・・（４）ただし、ｔＲ：室温、ｔＳ：室温設定
値、ｅ（ｔ）：エラー、Ｋ（ｔ）：比例ゲイン、ｍ（ｔ
）：操作信号、ｔ：時間、 ここで、（３）式は従来のＰ（比例）制御と形は似てい
るが比例ゲインＫ（ｔ）が時間の関数となっているとこ
ろが従来と異なる。

本発明はこのＫ （ｔ）の決定方法に特徴をもつもので
ある。

今、説明をわかりやすくするだめにＫ（ｔ）の大きさを
固定してＰ制御におけるＫ（ｔ）の値が非常に小さい場
合の室温ｔＲの変動を第１図に、Ｋ（ｔ）の値が非常に
大きい場合の室温ｔＲの変動を第２図に、またＫ（ｔ）
の値が部屋の動特性に割合マツチしている場合の室温ｔ
Ｒの変動を第３図にそれぞれ示した。

図かられかるように、比例ゲインＫ （ｔ）が小さいと
きは室温ｔＲの応答が遅いがなめらかな制御となり、逆
にＫ （ｔ）が太きいときは室温ｔＲの応答が速いが変
動が激しいものとなる。

このような現象を逆に利用することによって最適な比例
ゲインＫ（ｔ）を決めることができる。

ただし、部屋の動特性の変動を考慮することによりＫ
（ｔ）の最大値Ｋｍａｘ と最小値Ｋｍｍを与えること
が必要である。

すなわち、比例ゲインＫ（ｔ）はＫｍａｘ とＫｍｍの
間で可変する。

このＫ（ｔ）を決定するのは室温ｔＲの過去のデータで
ある。

過去、一定時間内の室温ｔＲの変動幅を調べるために、
その期間における室温ｔＲの最大値ｔＲｍａｘ と最
小値ｔＲｍｒｒを見出す。

その差をｙとすれば、ｙ＝ｔＲｍａｘ−ｔＲｍｍ
・””（５）となる。

すなわちｙの値がある一定値Ｃ１（Ｃ１＞０ ）よりも
大きいときは室温ｔＲの変動が大きいのであるから比例
ゲインＫ（ｔ）を小さくする。

またｙの値がＣ１よりも小さいときは室温ｔＲの変動が
小さいから室温ｔＲの特性としてはよいが、次の急激な
室内負荷変動にすぐ応答できないのでＫ（ｔ）の値を大
きくする。

後者の場合は、室温ｔＲが室温設定値ｔＳにほとんど等
しくなっているのでＫ（ｔ）を大きくしても室温ｔＲの
変動は微小である。

また、空気調和装置のスタート時、あるいは、室温ｔＲ
が室温設定値ｔＳから大きくはずれた場合には比例ゲイ
ンＫ（ｔ）を強制的にＫ ｍ ａ ｘ としてやるこ
とが連応性のある制御を行なうことになる。

本発明の一実施例として冷房運転時の室温制御特性を第
４図に示す。

第４図においてｊ１ｙｊ２＋ｔ３．ｔ４はそれぞれ比例
ゲインＫ（ｔ）を決定する時刻で空気調和装置のスター
ト時をｔ二〇とすればｔｌ−△ｔ、ｔ２−２△ｔ＋ｔ３
＝３△１．１４＝４△ｔである。

ｔＲＨは室温設定値ｔＳよりもＣ２（Ｃ２〉０）だけ大
きい値、ｔＲＬは室温設定値ｔＳよりもＣ２だけ小さい
値であって、室温ｔＲがｔＲＨよりも大きいか、室温ｔ
ＲがｔＲＬよりも小さい場合は比例ゲインＫ（ｔ）は強
制的にＫｍａｘ とする。

Ａ１はスタート時の室温ｔＲであると同時に時刻ｔ１
までの△ｔ１時間における室温の最大値ｔＲｍａｘ
ＦＢｌは時刻ｔ１ までの△を時間における室温の最小
値ｔＲｍｍｙ Ａ２＋Ｂ２はそれぞれ時刻ｔ、から時刻
ｔ２までの△を時間における室温の最大値ｔＲｍａｘ
と最小値ｔＲｍｍ。

Ａ３ とＢ３はそれぞれ時刻ｔ２から時刻１３１での△
を時間における室温の最大値ｔＲｍａｘ と最小値ｔＲ
珊を示す。

次に第４図について動作説明を行なうと、まずスタート
して時刻ｔ１ までは室温ｔＲがｔＲＨよりも大きいの
で、Ｋ（ｔ）＝Ｋｍａｘ で（３）式による室温制御を
行なう。

次に時刻ｔ１ において過去の△を時間の室温ｔＲを調
べると最大値はＡ１ であり最小値はＢ１ であるから
その差ｙは非常に大きくＣ１より犬であったとする。

従ってＫ（ｔ）はＫ ｍ ａ ｘ よりも１ランクさ
けた値としなければならず、その状態で時刻ｔ２ まで
（３）式による室温制御を行なう。

時刻ｔ２において、同様に過去の△を時間の室温ｔＲを
調べると最大値Ａ２で、最小値Ｂ２であるからその差ｙ
はＣ１より大きく、さらにＫ（ｔ）を１ランクさげて時
刻ｔ３ まで運転し時刻ｔ３においても同様にｙが０１
より大きいとすればさらにＫ（ｔ）を１ランクさげ
て運転する。

この場合、Ｋ（ｔ）がＫｍｍより小さくなった場合は当
然Ｋ（ｔ）＝Ｋｍｍとする。

時刻ｔ４ではｙはほとんど零に近くＣ１より小さいので
、Ｋ（ｔ）は前回の値よりも１ランクあげる。

このため、室温ｔＲは少し変動するがその幅は非常に小
さい。

ここで、この発明の制御方法を適用し得る空気調和装置
の１例として、特公昭４７−２９４３号公報に示された
システム構成図を第５図に示し、説明する。

第５図に於て、１，２，３，４は圧縮機、５，６，７．
８は吐出管、９は凝縮器、１０は冷媒液管、１１は膨張
弁、１２は蒸発器、１３は冷媒吸込ガス管、１４はバイ
パス管、１６は定圧式膨張弁、１９は制御装置、２０は
サーモスタット（室温検知）である。

この様な空気調和装置に、この発明の制御方法を適用し
た場合の動作について次に説明する。

制御装置１９は一般的に室温設定器２１と演算機能と記
憶機能ならびにタイマー機能を備えていて、室温検知サ
ーモスタット２０からの信号と室温設定器２１の設定値
とを比較し、圧縮機をオンオフするとともにタイマー機
能から直前の一定時間内における室温の最高温度と最低
温度の変化中の最大値を記憶し、これを一定時間に読み
出して最大変化中ｙが０１（Ｃ１〉０）より大きければ
比例ゲインＫ（ｔ）を減じて操作信号ｍ（ｔ）を小さく
し、圧縮機の運転台数を減じ、最大変化中ｙがＣ１より
小さければ比例ゲインＫ（ｔ）を増して操作信号ｍ（ｔ
）を大きくし圧縮機の運転台数を増す。

このようにして圧縮機（全体）の能力を増減するもので
ある。

また、上述した複数台の圧縮機による能力制御のほか、
昭和４０年に朝食書店から発行された「冷凍機械工学・
・ンドブツク」の容量制御装置の項に示された圧縮機の
回転数を変化させて能力制御する装置等もあり、いずれ
の装置に於ても、最大変化「ｔ′Ｊｙが０１ より犬
ならば比例ゲインｋを減じ、ｙが０１ より小ならば
ｋを増大させることにより、この発明の制御方法を適用
し得るものである。

以上述べたように、この発明の特徴は比例ゲインＫ （
ｔ）を最適に決定することにあり、室温ｔＲの変動が大
きいときには比例ゲインＫ（ｔ）を小さくして室温変動
をなめらかになるようにし、逆に室温ｔＲの時間に対す
る変化率が小さいときは比例ゲインＫ（ｔ）を大きくし
て、急激な室内負荷変動に備えるようにしている。

従って室内の動特性が変化しても即座に応答し、かつ室
温ｔＲを室温設定値ｔＳに近づけることができる。

なお、当然のことながら、この制御方法は冷房運転のみ
ならず、暖房運転にも同じように適用できる。

さらに室温制御のみならず、湿度制御にも適用できるこ
とはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図はＰ制御における比例ゲインが小さいときの室温
ｔＲの変動特性、第２図は同様に比例ゲインが大きいと
きの室温ｔＲの変動特性、第３図は比例ゲインが適当な
値のときの室温ｔＲの変動特性をそれぞれ示す図である
。 第４図はこの発明の一実施例で冷房運転時における室温
ｔＲの制御特性を示しだ図、第５図はこの発明の実施例
による制御方法が適用し得る空気調和装置の−ｆＩＩを
示す構成図である。 図中の符号Ａ１〜Ａ３、及びＢ１〜Ｂ３ばある単位時間
△を当りの各最大値及び最小値である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 室温ｔＲと室温設定値ｔＳとの差に比例ゲインＫ（
   ｔ）を乗算しその値ｍ（ｔ）（操作信号）によって上記
   空気調和装置の能力を増減する制御方法において、過去
   の一定時間△ｔにおける室温ｔＲの最大変化幅ｙをとら
   えて、この最大変化幅ｙが一定値Ｃ１（自〉０）より太
   きければ比例ゲインＫ （ｔ）を減じ、最大変化幅ｙが
   一定値Ｃ１より小さければ比例ゲインＫ（ｔ）を増大さ
   せ、上記操作信号ｍ（ｔ）が大きくなると能力を大きく
   するとともに、上記ｍ （ｔ）が小さくなると能力を小
   さくし、室温ｔＲを室温設定値ｔＳに接近させることを
   特徴とする空気調和制御方法。 ２ 室温ｔＲと室温設定値ｔＳとの差に比例ゲインＫ（
   ｔ）を乗算しその値ｍ（ｔ）（操作信号）によって上記
   空気調和装置の能力を増減する制御方法において、上記
   比例ゲインＫ （ｔ）に最大値Ｋｍａｘ と最小値Ｋｍ
   ｍを設定し、且つ、最小値Ｋｍｍと最大値Ｋｍａｘの間
   を数段階に分け、過去の一定時間△ｔにおける室温ｔＲ
   の最大変化幅ｙをとらえて、この最大変化幅ｙが一定値
   Ｃ１（Ｃ１〉Ｏ）より太きければ比例ゲインＫ（ｔ）を
   １段階毎に減じ、最大変化幅ｙが一定値Ｃ１より小さけ
   れば比例ゲインＫ（ｔ）を１段階毎に増大させ、上記操
   作信号ｍ（ｔ）が大きくなると能力を大きくするととも
   に、上記ｍ（ｔ）が小さくなると能力を小さくし、室温
   ｔＲを室温設定値ｔＳに接近させることを特徴とする空
   気調和制御方法。 ３ 室温ｔＲと室温設定値ｔＳとの差に比例ゲインＫ
   （ｔ）を乗算しその値ｍ（ｔ）（操作信号）によって上
   記空気調和装置の能力を増減する制御方法において、過
   去の一定時間△ｔにおける室温ｔＲの最大変化幅ｙをと
   らえて、この最大変化幅ｙが一定値Ｃ１（Ｃ１〉０）よ
   り大きければ比例ゲインＫ （ｔ）を減じ、最大変化幅
   ｙが一定値Ｃ１より小さければ比例ゲインＫ（ｔ）を増
   大させ、上記操作信号ｍ （ｔ）が大きくなると能力を
   大きくするとともに、上記ｍ（ｔ）が小さくなると能力
   を小さくし、上記室温設定値ｔＳよりＣ２（Ｃ２〉０）
   だけ大きい値ｔＲＨとｔＳよりＣ２だけ小さい値ｔＲＬ
   を設定し、室温ｔＲがｔＲＩ（より大きいかまたは室
   温ｔＲがｔＲＬ よりも小さい場合に上記Ｋ（ｔ）を
   Ｋ（ｔ）＝Ｋｍａｘ とし、室温ｔＲを室温設定値ｔ
   Ｓに接近させることを特徴とする空気調和制御方法。