(57)【要約】【課題】空気調和機における圧縮機操作量の不連続な切り替わり頻度を最小限にするとともに、騒音・振動設計も容易に行うことを可能とする制御技術を提供する。【解決手段】空調対象室内の目標温度ｒを設定する目標温度設定手段２１、空調対象室内の温度ｙを検出する温度検出手段２２、室内温度ｙと目標温度ｒとの温度差ｅ＝ｒ−ｙに対し、比例演算、積分演算、又は微分演算を行い、それらの演算結果を加算することにより、連続な操作量ｕ’を算出する連続操作量演算手段２５、離散的に設定される圧縮機７の操作量を離散化テーブルとして記憶する離散化テーブル記憶手段２７、及び、離散化テーブルを参照することにより、連続操作量ｕ’に対応する圧縮機７の操作量を決定する離散操作量演算手段２６を備えた構成とした。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気調和機における圧縮機の操作量を演算する制御装置であって、
空調の対象となる室内の目標温度を設定する目標温度設定手段と、
空調の対象となる室内の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段により検出される室内温度と前記目標温度設定手段により設定される目標温度との温度差に対して、比例演算、積分演算、又は微分演算を行い、それらの演算結果を加算することにより、連続な操作量を算出する連続操作量演算手段と、
離散的に設定される前記圧縮機の操作量を離散化テーブルとして記憶する離散化テーブル記憶手段と、
前記離散化テーブルを参照することにより、前記連続操作量に対応する前記圧縮機の操作量を決定する離散操作量演算手段と、
を備えていることを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記連続操作量演算手段は、前記温度差に基づき、ＰＩＤ制御、ＰＩ制御、又はＩ−ＰＤ制御により前記圧縮機の操作量の連続操作量を算出することを特徴とする請求項１記載の制御装置。
【請求項３】
前記離散操作量演算手段は、前記離散化テーブル内の操作量のうち、前記連続操作量との差の絶対値が最小となる操作量、又は前記連続操作量を超えない操作量であって最大のもの、若しくは前記連続操作量を超える操作量であって最小のものを、前記圧縮機の操作量に決定することを特徴とする請求項１又は２記載の制御装置。
【請求項４】
前記離散操作量演算手段は、前記連続操作量が所定の閾値より小さい場合には、前記離散化テーブルを参照することにより、前記連続操作量に対応する前記圧縮機の操作量を決定し、前記連続操作量が所定の閾値より大きい場合には、前記連続操作量を前記圧縮機の操作量として決定することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一に記載の制御装置。
【請求項５】
空気調和機における圧縮機の操作量を演算する制御方法であって、
空調の対象となる室内に設置された前記温度検出手段により検出される室内温度と空調の対象となる室内の目標温度との温度差に対して、比例演算、積分演算、又は微分演算を行い、それらの演算結果を加算することにより、連続操作量を算出する第１ステップと、
離散的に設定される前記圧縮機の操作量を保持する離散化テーブルを参照することにより、前記連続操作量に対応する前記圧縮機の操作量を決定する第２ステップと、
を備えていることを特徴とする制御方法。
【請求項６】
前記第１ステップにおいては、前記温度差に基づき、ＰＩＤ制御、ＰＩ制御、又はＩ−ＰＤ制御により前記圧縮機の操作量の連続操作量を算出することを特徴とする請求項５記載の制御方法。
【請求項７】
前記第２ステップにおいては、前記連続操作量が所定の閾値より小さい場合には、前記離散化テーブルを参照することにより、前記連続操作量に対応する前記圧縮機の操作量を決定し、前記連続操作量が所定の閾値より大きい場合には、前記連続操作量を前記圧縮機の操作量として決定することを特徴とする請求項５又は６に記載の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機において、空調対象となる室内温度に従って冷媒循環系の圧縮機の操作量の制御を行う制御技術に関するものであり、特に、低速回転時において振動の大きいシングル・ロータリー圧縮機を使用した空気調和機に適した制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷媒循環回路を備えたインバータ式エアコンにおいては、冷媒循環路に設けられた圧縮機の回転数（圧縮機の回転周波数）を制御することにより、室内温度を設定された目標温度に調節する。かかる圧縮機の制御を行うために、制御装置が使用される。
【０００３】
制御装置による圧縮機の制御方法としては、従来より、ＰＩＤ制御、Ｉ−ＰＤ制御等の連続制御（例えば、特許文献１，２参照。）と、ゾーン制御のような不連続制御（例えば、特許文献３〜６参照。）とが知られている。
【０００４】
連続制御として代表的な方法は、ＰＩＤ制御である。図６はＰＩＤ制御による空気調和機の制御系の代表的な構成を表す図である（特許文献２・図５参照）。図６において、ＰＩＤ制御系１００は、偏差演算器１０１、比例演算器１０２、積分器１０３、微分器１０４、加算器１０５、及び制御対象１０６から構成されている。制御対象１０６は、この場合、圧縮機、冷媒循環系、熱交換器、及び空調の対象となる部屋を含む系である。
【０００５】
目標温度ｒは、室内に設置されたリモコン装置などにより設定される。また、室内温度ｙは、空気調和機の室内機に設置された温度センサにより検出される。偏差演算器１０１は、目標温度ｒと室内温度ｙとの差である偏差ｅ＝ｒ−ｙを演算する。尚、実際には、室内温度ｙは温度センサが検出する温度そのものではなく、一般に、空気調和機の室内機の設置高さ等を考慮して、室内の床付近の温度に近くなるように補正された検出温度とされる。比例演算器１０２は、偏差ｅに対して比例演算を行う。積分器１０３は、偏差ｅに対して積分演算を行う。微分器１０４は、偏差ｅに対して微分演算を行う。そして、加算器１０５は、比例演算器１０２、積分器１０３、及び微分器１０４の演算出力を加算して、圧縮機の操作量ｕとして出力する。インバータ・エアコンの場合、「操作量」とは、圧縮機の運転周波数である。結局、操作量ｕは、（数１）のように表される。
【０００６】
【数１】
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【０００７】
一方、不連続方式として代表的なものはゾーン制御方式である。図７はゾーン制御方式による空気調和機の制御系の代表的な構成を表す図である（特許文献３・図５，特許文献６・図１参照）。図７において、ゾーン制御系１１０は、偏差演算器１１１、温度勾配変化検出部１１２、温度差記憶部１１３、運転周波数演算部１１４、ゾーン記憶部１１５、及び制御対象１１６から構成されている。制御対象１１６は、この場合も、圧縮機（周波数変換器等を含む。）、冷媒循環系、熱交換器、及び空調の対象となる部屋を含む系である。
【０００８】
図６の場合と同様、目標温度ｒは、室内に設置されたリモコン装置などにより設定され、室内温度ｙは、空気調和機の室内機に設置された温度センサにより検出される。また、偏差演算器１１１は、目標温度ｒと室内温度ｙとの差である偏差ｅ＝ｒ−ｙを演算する。温度勾配変化検出部１１２は、偏差ｅに基づいて室内温度の勾配の変化を検出する。運転周波数演算部１１４は、室内温度勾配の変化及びあらかじめ定めたゾーンに基づいて圧縮機の操作量ｕを算出する。
【０００９】
このゾーンは、偏差ｅの区間に対する圧縮機の操作量ｕの対応関係を表すものであり、あらかじめ所定の表を定めておいてゾーン記憶手段１１５に記憶されている。図８は、冷房運転の場合の偏差ｅの区間に対する圧縮機の操作量ｕの対応関係の一例を示したものである。図８において、サーモ・オフ温度Ｔｏｆｆは、圧縮機を停止させる温度である。サーモ・オン温度Ｔｏｎは、圧縮機を再起動させる温度である。室内温度が下降している場合には、図８のＡ領域のゾーンによるゾーン制御が行われる。また、室内温度が上昇しているときには、Ａ領域の各ゾーンを偏差が大きい方向にシフトアップして、図８のＢ領域のゾーンによるゾーン制御が行われる。
【００１０】
ゾーン制御では、室内温度と目標温度との偏差ｅを、図８に示すようなａ〜ｈのゾーンに区分し、各ゾーンに対して圧縮機の運転周波数を割り当てる。そして、運転周波数演算部１１４は、偏差ｅがどのゾーンに属するかを判定して、偏差ｅが属するゾーンの操作量ｕを圧縮機に対して出力する。
【００１１】
冷房運転により、室内温度がサーモ・オフ温度Ｔｏｆｆ以下となると、運転周波数演算部１１４は操作量ｕを０として圧縮機を停止する。尚、このとき、圧縮機をすぐに停止するのではなく、一定の時間だけ余裕をみてから圧縮機を停止させる場合もある（特許文献３参照）。
【００１２】
圧縮機が停止すると、室内温度は上昇し始め、偏差は増加方向に転じる。偏差が増加方向に転じると、運転周波数演算部１１４は、ａ〜ｈのゾーンを、偏差の大きい方向に０．５℃だけシフトアップする。そして、運転周波数演算部１１４は、偏差ｅを監視する。偏差ｅがサーモ・オン温度Ｔｏｎに達すると、運転周波数演算部１１４は、ゾーンｃに対応する操作量で圧縮機の運転を再開する。尚、圧縮機の運転再開にあたっては、圧縮機がハンチングを生じないように、適度な速度で操作量を増加させるような操作が行われる。
【特許文献１】特開昭５４−８９３５２号公報
【特許文献２】特開平５−２５０００４号公報
【特許文献３】特開平９−２４３１４４号公報
【特許文献４】特公昭５７−６７７３５号公報
【特許文献５】特開昭５９−１３８４１号公報
【特許文献６】特公平４−４７２１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記従来のＰＩＤ制御やＩ−ＰＤ制御等の連続制御では、目標温度ｒが設定変更により変化した場合や、部屋の窓が開けられたり部屋に日が差し込み始める等により室内の空調負荷が変化した場合においては、目標温度や空調負荷に追随して、圧縮機の回転数（操作量）は連続的に変化する。そして、室内温度が目標温度付近に達すると、圧縮機の回転数は０近傍の値となる。
【００１４】
ところで、一般に、圧縮機の回転数が低くなると、圧縮機やその他の機器が機械的共振を生じやすくなる。そして、圧縮機等が機械的共振を生じた場合、振動・騒音が発生したり、圧縮機の回転が不安定となったりする。従って、空気調和機の設計においては、圧縮機の回転数が、共振点で止まらないように、特別の対策を講じた設計が必要となる。そのため、振動対策や騒音対策に費やされる設計時の負担が大きいという問題がある。
【００１５】
一方、ゾーン制御のような従来の不連続制御では、各ゾーンにおける圧縮機の回転数（操作量）を、あらかじめ特定の離散的な値に決めておくことが可能である。従って、各ゾーンにおける圧縮機の回転数を、機械的共振を生じる共振点を避けて設定することにより、上記連続制御におけるような設計負担の問題はない。
【００１６】
一方、上記従来のゾーン制御においては、室内温度が目標温度まで達すると、圧縮機の回転数は最低の回転数となり、サーモ・オフ温度を過ぎると、圧縮機は停止する。かかる制御は、空気調和機の空調能力に対して、空調の対象となる室内の空調負荷（熱の出入り）が十分に小さい場合には問題なく機能する。しかしながら、空気調和機の空調能力に対して、空調の対象となる室内の空調負荷が十分に小さくない場合、例えば、部屋が広い場合や部屋に大きな窓があって日が差し込んでいるような場合には、圧縮機が停止すると、室内温度は速やかに変化する。そして、室内温度がサーモ・オン温度を通過すると、圧縮機は再び起動する。そして、圧縮機が起動して空調が開始されると、室内温度はすぐにサーモ・オフ温度を通過して圧縮機は停止する。
【００１７】
図９は従来のゾーン制御における室内温度の変化と圧縮機の回転数の変化との対応関係を表した図である。図９のように、空調負荷が十分に小さいと見なされない場合には、圧縮機のオン・オフや回転数の切り換わりが頻繁に生じることとなる。圧縮機の回転数の切り替わりが生じると、空気調和機からの風の吹き出し温度が不連続に変化するため、利用者は不快感を感じやすくなる。また、圧縮機の回転数が変化すると、空気調和機が発生する音も変化する。通常は、空気調和機から発生する音はできるだけ小さく設計されるが、小さい音であっても音量が不連続に変化すると利用者の耳障りとなり、部屋の快適性を損なうこととなる。
【００１８】
そこで、本発明の目的は、空気調和機の圧縮機における操作量の不連続な切り替わり頻度を最小限にするとともに、騒音・振動設計も容易に行うことを可能とする空気調和機の制御技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明に係る空気調和機の制御装置の第１の構成は、空気調和機における圧縮機の操作量を演算する制御装置であって、空調の対象となる室内の目標温度を設定する目標温度設定手段と、空調の対象となる室内の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段により検出される室内温度と前記目標温度設定手段により設定される目標温度との温度差に対して、比例演算、積分演算、又は微分演算を行い、それらの演算結果を加算することにより、連続な操作量を算出する連続操作量演算手段と、離散的に設定される前記圧縮機の操作量を離散化テーブルとして記憶する離散化テーブル記憶手段と、前記離散化テーブルを参照することにより、前記連続操作量に対応する前記圧縮機の操作量を決定する離散操作量演算手段と、を備えていることを特徴とする。
【００２０】
この構成により、操作量の定常値は、連続操作量演算手段によって、温度差の比例演算、積分演算、又は微分演算の加算値を用いたフィードバック制御により得られる。そのため、操作量の変化に対する室内温度の変化の度合いを反映して操作量の定常値が決まるため、部屋の広さ、外部から部屋への熱の出入り等の室内の空調負荷条件に応じて、操作量の定常値が決まってくる。従って、目標温度や空調負荷条件が変化したときでも、ある一定の整定時間が経過すれば、空調制御に必要とされる圧縮機の操作量の変動は一定の定常値付近で小振幅で振動変化するようになる。これにより、従来のゾーン制御方式のように、ゾーンの切り替わりが頻繁に生じることがなくなり、室内機からの風の吹き出し温度の変動や発生音量の変動の頻度が減少する。
【００２１】
また、圧縮機の操作量は、離散操作量演算手段により、あらかじめ離散化テーブルに登録されている操作量の値のうちから、連続操作量演算手段で演算された連続操作量に対応した離散的な値に設定される。従って、離散化テーブルにあらかじめ登録する操作量を、圧縮機の共振点以外の操作量に設定しておくことで、容易に空気調和機の振動や騒音が大きくなることを回避することが可能である。すなわち、振動対策や騒音対策に費やされる設計時の負担が軽減される。
【００２２】
ここで、「操作量」とは、圧縮機の回転数、トルク、消費電力等、圧縮機の出力を制御することが可能な量（パラメータ）をいう。「目標温度設定手段」としては、室内に設置されるリモコン等が用いられる。「温度検出手段」としては、室内に設置されるサーミスタ、熱電対等の温度センサが用いられる。「連続操作量」とは、連続的な値として算出される操作量をいう。「連続操作量を算出する」方法としては、ＰＩＤ制御、ＰＩ制御、Ｉ−ＰＤ制御等の、一般的な制御方法を使用することができる。「離散的に設定される圧縮機の操作量」とは、連続的な値としてではなく、とびとびの値として設定される操作量をいう。この離散的な操作量としては、通常は圧縮機の共振点を避けるような値に設定される。「連続操作量に対応する前記圧縮機の操作量」とは、離散的な操作量のうち連続操作量に最も近いもの、又は連続操作量を離散的な操作量に切り捨て若しくは切り上げをすることで得られるものをいう。
【００２３】
本発明に係る空気調和機の制御装置の第２の構成は、前記第１の構成において、前記連続操作量演算手段は、前記温度差に基づき、ＰＩＤ制御、ＰＩ制御、又はＩ−ＰＤ制御により前記圧縮機の操作量の連続操作量を算出することを特徴とする。
【００２４】
この構成によれば、連続操作量演算手段は、前記温度差に基づき、ＰＩＤ制御、ＰＩ制御、又はＩ−ＰＤ制御により前記圧縮機の操作量の連続操作量を算出することで、過去の室内温度の変化率や温度差の過去の積算値を反映して、偏差のオフセットが０となるように連続操作量を決定する。そのため、ある一定の整定時間が経過後は、連続操作量は、設定された目標温度や室内の空調負荷条件に応じて、最も圧縮機の操作量の変化が少なくなるような定常値に収束する。これにより、圧縮機の操作量の切り替わりが頻繁に生じることがなくなり、室内機からの風の吹き出し温度の変動や発生音量の変動の頻度が減少する。
【００２５】
本発明に係る空気調和機の制御装置の第３の構成は、前記第１又は２の構成において、前記離散操作量演算手段は、前記離散化テーブル内の操作量のうち、前記連続操作量との差の絶対値が最小となる操作量、又は前記連続操作量を超えない操作量であって最大のもの、若しくは前記連続操作量を超える操作量であって最小のものを、前記圧縮機の操作量に決定することを特徴とする。
【００２６】
この構成により、離散操作量演算手段は、圧縮機の操作量を、離散化テーブル内の操作量のうち連続操作量に最も近い値か２番目に近い値に設定する。これにより、圧縮機の操作量をできるだけ最適に制御すると同時に、空気調和機の共振点を避けて操作量を設定することが可能となる。
【００２７】
本発明に係る空気調和機の制御装置の第４の構成は、前記第１乃至３の何れかの構成において、前記離散操作量演算手段は、前記連続操作量が所定の閾値より小さい場合には、前記離散化テーブルを参照することにより、前記連続操作量に対応する前記圧縮機の操作量を決定し、前記連続操作量が所定の閾値より大きい場合には、前記連続操作量を前記圧縮機の操作量として決定することを特徴とする。
【００２８】
圧縮機の操作量が小さい場合、すなわち、圧縮機の回転数が低速の場合には、空気調和機で共振が生じやすいため、ゾーン制御のような不連続制御を行うのが好ましい。一方、圧縮機の操作量が大きい場合、すなわち、圧縮機の回転数が高速の場合には、空気調和機の共振点が少なくなり、共振は生じにくくなる。従って、制御系における整定時間を短縮し、室内の空調負荷条件の変化や目標温度の変更に対する追従性を改善する観点から、連続制御とすることが好ましい。そこで、上記構成では、共振が生じやすい、圧縮機の操作量が小さい領域においては、離散操作量演算手段は、離散化テーブルを参照することにより、連続操作量に対応する離散的な圧縮機の操作量を決定することで不連続制御を行い、共振が生じない、圧縮機の操作量が大きい領域においては、離散操作量演算手段は、連続操作量を前記圧縮機の操作量として決定することにより連続制御を行うこととしている。これにより、制御系の整定時間の短縮、及び空調負荷変化や目標温度変更に対する追従性の改善を達成すると同時に、圧縮機の低出力運転時における振動、騒音の低減を行うことが可能となる。
【００２９】
本発明に係る空気調和機の制御方法の第１の構成は、空気調和機における圧縮機の操作量を演算する制御方法であって、空調の対象となる室内に設置された前記温度検出手段により検出される室内温度と空調の対象となる室内の目標温度との温度差に対して、比例演算、積分演算、又は微分演算を行い、それらの演算結果を加算することにより、連続操作量を算出する第１ステップと、離散的に設定される前記圧縮機の操作量を保持する離散化テーブルを参照することにより、前記連続操作量に対応する前記圧縮機の操作量を決定する第２ステップと、を備えていることを特徴とする。
【００３０】
本発明に係る空気調和機の制御方法の第２の構成は、前記第１の構成における前記第１ステップにおいては、前記温度差に基づき、ＰＩＤ制御、ＰＩ制御、又はＩ−ＰＤ制御により前記圧縮機の操作量の連続操作量を算出することを特徴とする。
【００３１】
本発明に係る空気調和機の制御方法の第３の構成は、前記第１又は２の構成における前記第２ステップにおいては、前記連続操作量が所定の閾値より小さい場合には、前記離散化テーブルを参照することにより、前記連続操作量に対応する前記圧縮機の操作量を決定し、前記連続操作量が所定の閾値より大きい場合には、前記連続操作量を前記圧縮機の操作量として決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】
以上のように、本発明によれば、温度差の比例演算、積分演算、又は微分演算の加算値を用いたフィードバック制御を使用したことで、室内の空調負荷条件に応じて操作量の定常値が決定され、整定時間経過後は、圧縮機の操作量の変動は一定の定常値付近で小振幅で振動変化するようになる。そのため、ゾーンの切り替わり頻度が減少し、室内機の風の吹き出し温度の変動や発生音量の変動の頻度が減少する。従って、風の吹き出し温度の変動による不快感や、発生音量の変動が耳障りとなることが防止できる。
また、あらかじめ離散化テーブルに登録されている操作量の値のうちから、連続操作量演算手段で演算された連続操作量に対応した離散的な値に設定することで、空調装置の設計時における振動対策や騒音対策の負担が軽減されるため、空調装置の開発時間が短縮され、開発コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００３４】
図１は本発明の実施例１に係る空気調和機のシステム全体の構成を表す図である。空気調和機１は、室外機２と室内機３との２つの部分から構成されている。また、室外機２と室内機３の間で冷媒が循環する冷媒循環路４を備えている。室外機２は室外に設置され、冷媒循環路４内の冷媒と室外の空気との間で熱交換を行う。また、室内機３は、空調の対象となる室内に設置され、冷媒循環路４内の冷媒と室内の空気との間で熱交換を行う。
【００３５】
冷媒循環路４には、室外熱交換器５→四方弁６→圧縮機７→（四方弁６→）マフラー９→室内熱交換器８→ストレーナ１０→電子膨張弁１１→キャピラリ・チューブ１２→室外熱交換器５の順に各機器が設けられている。室外熱交換器５、四方弁６、圧縮機７、マフラー９、ストレーナ１０、電子膨張弁１１、及びキャピラリ・チューブ１２は室外機２の内部に設けられており、室内熱交換器８は、室内機３の内部に設けられている。
【００３６】
室外熱交換器５は、冷媒と室外の空気との熱交換を行う。四方弁６は、冷媒の循環方向の切換を行う。圧縮機７には、シングル・ロータリー・コンプレッサやツイン・ロータリ・コンプレッサ等が用いられる。この圧縮機７は、冷媒循環路４内の冷媒を加圧し循環させる。室内熱交換器８は、冷媒と室内の空気との熱交換を行う。マフラー９は、冷媒循環路４内を循環する冷媒に発生する音を消音する。ストレーナ１０は、冷媒循環路４内に浮遊するゴミをフィルターで除去する。電子膨張弁１１は、絞りによって冷媒循環路４内の冷媒を減圧する冷媒減圧機構として機能する。キャピラリ・チューブ１２は、電子膨張弁１１通過時の冷媒流動音を低減する。
【００３７】
冷媒循環路４内の冷媒の循環する方向は、四方弁６により切り換えることが可能である。矢印Ａの方向に冷媒を循環させた場合には、空気調和機１は冷房装置として機能し、矢印Ｂの方向に冷媒を循環させた場合には、空気調和機１は暖房装置として機能する。
【００３８】
室外機２の内部には、室外機２の動作制御を行う室外機制御部１３が設けられている。室外機制御部１３は、圧縮機７をインバータ制御することが可能である。また、室内機３の内部には、室内機の動作制御を行う室内機制御部１４が設けられている。また、室内機３内には、室内熱交換器８に室内の空気を送るとともに、室内に空気を吹き出すためのクロスフロー・ファン１５が設けられている。そして、クロスフロー・ファン１５の吸い込み口に、サーミスタ等の室内温度センサ１６が設けられている。室内温度センサ１６により、室内の空気の温度を検出することができる。更に、室内機制御部１４には、空調の目標温度を設定するためのリモコン１７が接続されている。
【００３９】
図２は図１の空気調和機１の圧縮機７の制御系を表した図である。圧縮機７の制御系は、制御装置２０、圧縮機７、熱交換系２９、及び室内空気３０からなる。ここで、熱交換系は、図１において示した冷媒循環路４及びそれに接続された各機器により構成された系である。室内空気３０は、室内機３が設置されている室内の空気である。
【００４０】
制御装置２０は、目標温度設定手段２１、温度検出手段２２、温度差演算手段２４、連続操作量演算手段２５、離散操作量演算手段２６、離散化テーブル記憶手段２７、及び周波数変換器２８により構成されている。目標温度設定手段２１は、室内機３が設置されている室内の空調温度（目標温度）を設定する手段であり、具体的には、図１のリモコン１７により実現される。温度検出手段２２は、室内温度センサ１６と温度補正手段２３とからなる。
【００４１】
温度補正手段２３は、室内温度センサ１６が検出した室内の空気温度に補正を加えるものであり、具体的には室内機制御部１４により行われる。実際に室内温度センサ１６が検出する温度は、室内機３に吸い込んでくる室内空気であるが、室内機３は、室内の壁の上部に設置されるが普通である。一方、室内の空気の温度は一様ではなく、室内の天井付近の温度は高く、床付近の温度は低い。従って、温度補正手段２３は、室内温度センサ１６が検出する室内天井付近の空気の温度から、人が生活する室内の床から０．５ｍ〜１．５ｍ付近の温度を推定するために補正を行うものである。
【００４２】
温度差演算手段２４は、目標温度設定手段２１により設定される目標温度ｒ（ｔ）と、温度検出手段２２により検出される室内空気の温度ｙ（ｔ）との偏差ｅ（ｔ）＝ｒ（ｔ）−ｙ（ｔ）を演算する。連続操作量演算手段２５は、温度差演算手段２４が出力する偏差ｅ（ｔ）に基づいて、連続制御により操作量ｕ’（ｔ）を算出する。ここで、連続操作量演算手段２５が行う連続制御方法としては、ＰＩＤ制御、Ｉ−ＰＤ制御、又はＰＩ制御等が使用される。以下では、一例として、連続操作量演算手段２５は、偏差ｅ（ｔ）から、ＰＩＤ制御により連続操作量ｕ’（ｔ）を算出するものとして説明する。
【００４３】
尚、ここでいう「操作量」とは、圧縮機７を操作するためのパラメータである。具体的には、圧縮機７の回転数、周波数、又は印加電力である。以下では、「操作量」は圧縮機７の周波数であるとする。
【００４４】
離散操作量演算手段２６は、連続操作量演算手段２５が出力する連続操作量ｕ’（ｔ）を、離散化テーブル記憶手段２７に記憶された離散化テーブルを参照することによって離散化し、離散操作量ｕ（ｔ）として出力する。周波数変換器２８は、離散操作量演算手段２６が出力する離散操作量ｕ（ｔ）に比例した電力を圧縮機７に印加する。これにより、圧縮機７は、インバータ制御される。
【００４５】
尚、上記温度差演算手段２４、連続操作量演算手段２５、離散操作量演算手段２６、離散化テーブル記憶手段２７、及び周波数変換器２８は、図１の室外機制御部１３により実現されている。
【００４６】
また、離散化テーブルに登録する操作量の値は、あらかじめ空気調和機１の機械的振動の共振点を避けた値を登録しておく。そうすることによって、空気調和機１の共振による騒音や振動を容易に回避することができる。また、設計時における空気調和機１の共振による騒音・振動の防止対策も容易に行うことが可能である。
【００４７】
以上のように構成された本実施例に係る空気調和機の制御装置について、以下その制御方法を説明する。
【００４８】
図３は本発明の実施例１に係る空気調和機の制御装置の動作を表すフローチャートである。まず最初に、目標温度設定手段２１において、目標温度ｒが設定され、室外機制御部１３において時刻ｔが０に設定される（Ｓ１）。次に、温度検出手段２２は、室内温度センサ１６で検出された時刻ｔにおける室内温度Ｔｈに対して、温度補正手段２３により補正を行い、室内温度ｙ（ｔ）として温度差演算手段２４に出力する。温度差演算手段２４は、時刻ｔにおいて目標温度設定手段２１により設定されている目標温度ｒ（ｔ）から室内温度ｙ（ｔ）を差し引いて、偏差ｅ（ｔ）を検出する（Ｓ２）。
【００４９】
次に、連続操作量演算手段２５は、偏差ｅ（ｔ）に基づいて、（数１）により、連続操作量ｕ’（ｔ）を算出する（Ｓ３）。尚、このとき、（数１）により算出されるｕ’（ｔ）の値が、圧縮機の操作量の最大値ｕｍａｘを超える場合には、ｕ’（ｔ）＝ｕｍａｘとされる。
【００５０】
次いで、離散操作量演算手段２６は、離散化テーブル記憶手段２７に記憶されている離散化テーブルを参照し、離散化テーブルに登録されている操作量のうち、連続操作量ｕ（ｔ）に最も近い操作量を、離散操作量ｕ（ｔ）として周波数変換器２８に出力する（Ｓ４）。
【００５１】
尚、離散化テーブルは、連続操作量の時間変化の傾きが正の場合の離散化テーブルＴＢ＋と、連続操作量の時間変化の傾きが負の場合の離散化テーブルＴＢ−との２つの異なる離散化テーブルを使用する。冷房時の場合には、離散化テーブルＴＢ＋は、離散化テーブルＴＢ−を連続操作量が大きい方向にシフトアップしたものを用いる。また、暖房時の場合には、離散化テーブルＴＢ−は、離散化テーブルＴＢ＋を連続操作量が小さい方向にシフトダウンしたものを用いる。このように、連続操作量の時間変化の傾きの正負によって異なる離散化テーブルを使用するのは、圧縮機７の操作量制御に履歴を持たせることによって、圧縮機が停止した後にすぐに圧縮機が起動することとなる状況が生じることを避けるためである。
【００５２】
図４は連続操作量ｕ’と離散操作量ｕとの関係を表す図である。図４（ａ）に示すように、連続操作量ｕ’は、複数の区間ａ〜ｆに区分され、各区間に対して決められた離散操作量ｕが割り当てられる。区間ａでは、圧縮機７の最低操作量ｕ０以下であるため、離散操作量ｕには０が割り当てられる。また、区間ｆでは、圧縮機７の最大操作量ｕ４以上であるため、離散操作量ｕには最大操作量ｕ４が割り当てられる。
【００５３】
尚、連続操作量ｕ’と離散操作量ｕとの対応関係は、図４（ｂ）のようにすることもできる。すなわち、連続操作量ｕ’が小さい領域では、離散操作量ｕには図４（ａ）と同様に離散的に操作量を割り当て、連続操作量ｕ’が所定の大きさｕ４以上の領域では、ｕ＝ｕ’としてｕは連続値とする。通常、圧縮機７の操作量が小さい領域には機械的振動の共振点が多く存在するため、操作量を離散的に割り当てるのが適しているが、操作量が大きい領域では機械的な共振点は少なくなる。従って、かかる領域においては、むしろ操作量はＰＩＤ制御により得られる連続値としたほうが、操作量の収束が早くなり好ましいこととなる。
【００５４】
次に、周波数変換器２８は、入力された離散操作量ｕ（ｔ）に基づいて、圧縮機７のインバータ制御を行う（Ｓ５）。そして、室外機制御部１３において時刻ｔが１だけインクリメントされた後（Ｓ６）、上記ステップＳ２の動作に戻り、再び上記動作を繰り返す。
【００５５】
図５は実施例１に係る空気調和機１の制御方法による過渡応答の一例を表した図である。尚、図５では、冷房時の場合を示しているが、暖房時の場合も同様である。
【００５６】
空気調和機１の空調能力に対して部屋が狭く、相対的に空調負荷が小さい場合には、室内温度及び連続操作量、離散操作量の過渡応答は、それぞれ、図５のｙ１，ｕ１’，ｕ１のようになる。空気調和機１が冷房を開始すると、室内温度ｙ１は速やかに目標温度に近づく。それに伴って、連続操作量ｕ１’及び離散操作量ｕ１は低下し、連続操作量ｕ１’が離散化テーブルＴＢ−に登録された操作量の最小値よりも小さくなったときに、離散操作量演算手段２６は離散操作量ｕ１の値を０とし、圧縮機は停止する。
【００５７】
この場合、空調負荷は小さいので、圧縮機７が停止した後に、室内温度ｙ１はゆっくりと上昇を続ける。それに伴って、連続操作量演算手段２５が出力する連続操作量ｕ１もゆっくりと増加する。そして、連続操作量ｕ１が離散化テーブルＴＢ＋に登録された操作量の最小値ｕ＋ｍｉｎよりも大きくなったときに、離散操作量演算手段２６は離散操作量ｕ１の値を当該最小値ｕ＋ｍｉｎに設定し、圧縮機７は起動する。その後、再び連続操作量ｕ１’が離散化テーブルＴＢ−に登録された操作量の最小値よりも小さくなったときに、離散操作量演算手段２６は離散操作量ｕ１の値を０とし、圧縮機は停止する。
【００５８】
このように、空調負荷が小さい場合には、比較的長い間隔で圧縮機７の発停を繰り返して空調が行われる。
【００５９】
一方、空気調和機１の空調能力に対して部屋が広かったり、部屋に大きな窓があってそこから日が差し込んでいたりして、相対的に空調負荷が大きい場合には、室内温度及び連続操作量、離散操作量の過渡応答は、それぞれ、図５のｙ２，ｕ２’，ｕ２のようになる。空気調和機１が冷房を開始すると、室内温度ｙ２は緩やかに目標温度に近づく。それに伴って、連続操作量ｕ２’及び離散操作量ｕ２は低下する。しかし、この場合、連続操作量ｕ２’はＰＩＤ制御により決定されるため、部屋の負荷に応じて最終的に収束する定常値が決まる。すなわち、従来のゾーン制御のように、操作量が０となるように制御を行うのではなく、部屋の負荷に応じて決まる定常操作量に向かって制御を行うこととなる。
【００６０】
従って、空調負荷が大きい場合には、連続操作量ｕ２’が収束する定常値は、離散化テーブルＴＢ−に登録された操作量の最小値よりも大きい値となる。そのため、離散操作量演算手段２６は、離散化テーブルＴＢ−に登録された操作量のうち、連続操作量ｕ２’に最も近いものを離散操作量ｕ１として出力する。従って、圧縮機７は定常状態となっても停止することはなく、熱平衡な状態で動作し続けることとなる。従って、室内温度ｙ２の変動も最小限に抑えられるとともに、圧縮機７の操作量ｕ２の変動も最小限に抑えられる。
【００６１】
このように、空調負荷が大きい場合でも、室内温度ｙ２の変動と圧縮機７の操作量ｕ２の変動が小さいため、利用者に対して、発生音の変化や吹き出し温度の変化により不快感を与えることはなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施例１に係る空気調和機のシステム全体の構成を表す図である。
【図２】図１の空気調和機の圧縮機７の制御系を表した図である。
【図３】本発明の実施例１に係る空気調和機の制御装置の動作を表すフローチャートである。
【図４】連続操作量ｕ’と離散操作量ｕとの関係を表す図である。
【図５】実施例１に係る空気調和機の制御方法による過渡応答の一例を表した図である。
【図６】ＰＩＤ制御による空気調和機の制御系の代表的な構成を表す図である。
【図７】ゾーン制御方式による空気調和機の制御系の代表的な構成を表す図である。
【図８】偏差ｅの区間に対する圧縮機の操作量ｕの対応関係の一例を示す図である。
【図９】従来のゾーン制御における室内温度の変化と圧縮機の回転数の変化との対応関係を表した図である。
【符号の説明】
【００６３】
１  空気調和機
２  室外機
３  室内機
４  冷媒循環路
５  室外熱交換器
６  四方弁
７  圧縮機
８  室内熱交換器
９  マフラー
１０  ストレーナ
１１  電子膨張弁
１２  キャピラリ・チューブ
１３  室外機制御部
１４  室内機制御部
１５  クロスフロー・ファン
１６  室内温度センサ
１７  リモコン
２０  制御装置
２１  目標温度設定手段
２２  温度検出手段
２３  温度補正手段
２４  温度差演算手段
２５  連続操作量演算手段
２６  離散操作量演算手段
２７  離散化テーブル記憶手段
２８  周波数変換器
２９  熱交換系
３０  室内空気
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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