专利名称：空调器的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有干燥运转机能的空调器。
有一种空调器是将室内热交换器分成两个。在行制冷操作时，将两个室内热交换器都作为蒸发器使用，而在进行干燥操作时，将两个室内热交换器中的一个作为蒸发器用，而另一个则作为冷凝器用。也就是就，在干燥运转时，由冷凝器冷却并除湿后的空气，用蒸发器再加热，变成正常温度的空气排放到室内。
用该空调器进行干燥操作时，往往要检测室内温度和室内湿度，根据这些检测结果存在于以温度值和湿度值为两轴的矩阵条件中的哪个范围，决定压缩机的运转频率。另外，根据室内温度，控制室外风扇的转速，以此调节室外热交换器中的显热量，选择冷气干燥、等温干燥或暖气干燥。
在用空调器调节室内的温度和湿度时，最好考虑建筑物、气候、体感等各种负荷条件后进行最佳且迅速的调节。
本发明已考虑了上述事项，其目的是提供一种考虑了各种负荷条件的能进行最佳且迅速的温、湿度调节的空调器。
本发明的空调器具有下述各部分连接压缩机、室外热交换器、第一膨胀机构、第一室内热交换器、第二膨胀机构、第二室内热交换器的制冷循环系统;使室外空气在上述室外热交换器中循环的室外风扇;使从上述压缩机排出的制冷剂通过室外热交换器、第一膨胀机构、第一室内热交换器、第二膨胀机构及第二室内热交换器流动，并经第一膨胀机构节流、使第二膨胀机构全开、进行制冷运转的装置;使从上述压缩机排出的制冷剂通过室外热交换器、第一膨胀机构、第一室内热产换器、第二膨胀机构及第二室内热交换器流动，且经第一膨胀机构全开、第二膨胀机构节流而进行干燥运转的装置;检测室内温度Ta的室内温度传感器;检测室内湿度Ha的室内湿度传感器;干燥运转时，检测被上述室内温度传感器检测的室内温度Ta与设定温度Ts的偏差T、并检测偏差T的变化量△T的装置;检测被上述室内湿度传感器检测的室内湿度Ha与设定湿度Hs的偏差H，并检测偏差H的变化量△H的装置;通过将上述偏差T、变化量△T、偏差H及变化量△H作为前件部分的模糊运算，求出对上述压缩机的运转频率F的操作量△F及对室外风扇转速N的操作量△N的运算装置;只用上述操作量△F对上述压缩机的运转频率F进行修正的装置;以及只用上述操作量△N对上述室外风扇的转速N修正的装置。
用本发明的空调器进行干燥运转时，分别检测室内温度Ta与设定温度Ts的偏差T、偏差T的变化量△T、室内湿度Ha与设定湿度Hs的偏差H，以及偏差H的变化量△H，通过将这些偏差T、变化量△T、偏差H、变化量△H作为前提事件部分的模糊运算，求出对压缩机的运转频率F的操作量△F及对室外风扇的转速N的操作量△N。只用该操作量△F、△N对压缩机的运转频率F及室外风扇的转速N进行修正。
图1是本发明的一实施例中的制冷循环系统的结构图。
图2是该实施例中的控制电路结构图。
图3是说明该实施例中的干燥运转时控制程序的流程图。
图4是说明该实施例中的干燥运转时模糊运算的流程图。
图5是表示该实施例中的偏差T的从属度函数的图。
图6是表示该实施例中的变化量△T的从属度函数的图。
图7是该实施例中的T、△T的控制规程格式。
图8是表示该实施例中的操作量△F1的从属度函数的图。
图9是表示该实施例中的偏差H的从属度函数的图。
图10是表示该实施例中的变化量△H的从属度函数的图。
图11是该实施例中的H、△H的控制规程格式。
图12是表示该实施例中的操作量△F2的从属度函数的图。
图13是表示该实施例中的运转频率F、除湿量、转速N及显热量Q的关系图。
图14是该实施例中的与转速N有关的T、△T的控制规程格式。
图15是表示该实施例中的转速N的从属度函数的图。
图16是该实施例中的串行信号的格式。
图17是为说明该实施例中的干燥运转时的模糊运算变化举例用的流程图。
图18是为说明该实施例中的干燥流程运转时的模糊运算的其他变化举例用的流程图。
图中代号表示1……压缩机2……四通阀3……室外热交换器4……第一膨胀机构5……第一室内热交换器6……第二膨胀阀7……第二室内热交换器8……室外风扇9……室内风扇20……室内控制部分30……室外控制部分下面参照
本发明的一个实施例。
如图1所示，室外热交换器3通过四通阀2同压缩机1的排出口连接。该室外热交换器3通过第一膨胀机构中的电子膨胀阀4同第一室内热交换器5连接。第一室内热交换器5通过第二膨胀机构中的电子膨胀阀6同第二室内热交换器7连接，而该第二室内热交换器7通过四通阀2同压缩机1的吸入口连接。
电子膨胀阀4、6是根据输入的驱动脉冲数开度连续变化的脉冲电动阀。以下将脉冲电动阀简称为PMV。
另外，这里虽然使用电子膨胀阀4、6作为第一及第二膨胀机构，但两者或其中的一个也可以采用开闭阀和毛细管构成的膨胀机构。
室外风扇8设置在室外热交换器3附近，该室外风扇8使外界空气在室外热交换器3中循环。室内风扇9设置在室内热交换器5、7附近，该室内风扇9使室内空气在室内热交换器5、7中循环。
图2所示为控制电路。
11是室内部件，12是室外部件。13是工业交流电源，该电源13与室内部件11的室内控制部分20连接。室外部件12的室外控制部分30通过电源线ACL和串行信号线SL连接在该室内控制部分20上。电源线ACL用于传输来自电源13的电源电压。串行信号线SL用于传输信息传递用的串行信号。
室内控制部分20上连接着遥控式操作器(以下简遥控器)14、室内温度传感器21、室内湿度传感器22、以及抽头转换电路23。抽头转换电路23根据控制部分20的指令，对室内风扇电机9M的各速度转换抽头进行通电转换。
室外控制部分30上连接着四通阀2、倒相电路31、以及相位控制电路32。倒相电路31对电源电压进行整流，将其变换成与控制部分30的指令相对应的频率的交流后输出。该输出便成为压缩机电机1M的驱动电源。相位控制电路32根据控制部分30的指令，对室外风扇电机8M的通电进行相位控制。通过该相位控制，可以改变室外风扇8的转速。
室内控制部分20及室外控制部分30分别由微机及周围的电路构成，根据与电源电压同步的串行信号，一边进行室内外信息的传递，一边全面控制空调器。
该室内控制部分20和室外控制部分30具有如下机能装置。使压缩机1运转，使从压缩机1排出的制冷剂通过四通阀2、室外热交换器3、PMV4、第一室内热交换器5、PMV6、第二室内热交换器7及四通阀2流动，并且使PMV4节流后PMV6全开，进行制冷运转的装置。使压缩机1运转，使从压缩机1排出的制冷剂通过四通阀2、室外热交换器3、PMV4、第一室内热交换器5、PMV6、第二室内热交换器7及四通阀2流动，并且使PMV4全开后PMV6节流，进行干燥运转的装置。使压缩机1运转，使从压缩机1排出的制冷剂通过四通阀、第二室内热交换器7、PMV6、第一室内热交换器5、PMV4、室外热交换器3及四通阀2流动，并且使PMV6全开后PMV4节流，进行供暖运转的装置。根据用遥控器21设定的状态，选择制冷运转、干燥运转、供暖运转中的任意一种状态进行运转的装置。在制冷及供暖运转时，检测由室内温度传感器21检测到的室内温度Ta并检测与遥控器14设定的温度Ts之间的偏差T，根据该偏差T控制压缩机1的运转频率(倒相电路31的输出频率)F的装置。进行干燥运转时，检测室内温度Ta和设定温度Ts之间的偏差T、且检测偏差T的变化量△T的装置。进行干燥运转时，检测由室内湿度传感器22检测到的室内湿度Ha和由遥控器14设定的湿度Hs之间的偏差H，并检测偏差H的变化量△H的装置。通过将检测到的偏差T、变化量△T、偏差H及变化量△H作为前提事件部分(输入)的模糊运算，求出对压缩机1的运转频率F的操作量△F及对室外风扇8的转速N的操作量△N的运算装置。只用求得的操作量△F对压缩机1的运转频率F进行修正的装置。只用求得的操作量△N对室外风扇8的转速N进行修正的装置。
其次说明上述构成中的作用。
在制冷运转时，设定压缩机1运转、四通阀2不动作(中间状态)、PMV4节流、PMV6全开、室外风扇8运转、室内风扇9运转。
这时，制冷剂从压缩机1中排出后通过四通阀，进入室外热交换器3。在该室外热交换器3中，制冷剂向大气放热后液化。经过室外热交换器3的制冷剂，被PMV4减压，以便容易液化，并进入第一室内热交换器5。进入该第一室内热交换器5的制冷剂，通过全开状态的PMV6后流入第二室内热交换器7。在室内热交换器5、7中，制冷剂从室内空气吸收热量而气化。经过室内热交换器5、7后的制冷剂，通过四通阀2返回压缩机1中。
这样，制冷剂沿着图1中的实线箭头所示的方向流动，形成制冷循环，室外热交换器3起冷凝器的作用，室内热交换器5、7都起蒸发器的作用，使室内降温。
供暖运转时，设定压缩机1运转、四通阀2转换动作、PMV4节流、PMV6全开、室外风扇8运转、室内风扇9运转。
这时，制冷剂从压缩机1中排出，通过四通阀2后进入第二室内热交换器7。进入该第二室内热交换器7的制冷剂，通过全开状态的PMV6后，进入第一室内热交换器5。在室内热交换器7、5中，制冷剂向室内空气排放热而液化。经过室内热交换器7、5后的制冷剂，被PMV4减压，以便容易气化，进入室外热交换器3。在室外热交换器3中，制冷剂从大气吸收热量而气化。经过该室外热交换器3的制冷剂，通过四通阀2后返回压缩机1中。
这样，制冷剂沿着图1中虚线所示的箭头方向流动，形成供暖循环，室内热交换器7、5起冷凝器的作用，室外热交换器3起蒸发器的作用，使室温升高。
在进行制冷及供暖运转时，检测由室内温度传感器21检测到的室内温度Ta与用遥控器14设定的温度Ts之间的偏差T，根据该偏差T控制压缩机1的运转频率(倒相电路31的输入频率)F。
另外，通过控制PMV4的节流量，来使供暖运转时的室内热交换器5、7的过热度，以及使制冷运转时的室外热交换器3的过热度达到设定值。
在进行干燥运转时，设定压缩机1运转、四通阀2不动作，制冷剂的流动虽然与制冷时相同，但PMV4处于全开、PMV6处于节流状态，室外风扇8运转，以及室内风扇9运转。
因此，从压缩机1排出的制冷剂，通过四通阀2及室外热交换器3，再由此通过PMV4后进入第一室内热交换器5。该第一室内热交换器5用作冷凝器，制冷剂向室内空气放热后液化，经过第一室内热交换器5的制冷剂被PMV6减压，以便容易气化，进入第二室内热交换器7。该第二室内热交换器7用作蒸发器，制冷剂从室内空气中吸收热量而气化。经过第二室内热交换器7的制冷剂，通过四通阀后返回压缩机1中。
这样，制冷剂沿图1中实线箭头所示的方向流动，形成干燥循环，室外热交换器3起冷凝器的作用，第一室内热交换器5也起冷凝器(再热器)的作用，第二室内热交换器7起蒸发器的作用。
因此，室内空气在第二室内热交换器7中被冷却，室内空气中含的水分被除去而附着于第二室内热交换器7中，在该第二室内热交换器7中冷却并去湿后的干燥空气作为再热器用的第一室内热交换器5中被加热后排放到室内。
在进行干燥运转时，进行图3所示的控制。
检测室内温度Ta及室内湿度Ha(步骤101，102)。检测室内温度Ta与设定温度Ts之间的偏差T(＝Ta-Ts)(步骤103)，同时检测室内湿度Ha与设定湿度Hs之间的偏差H(＝Ha-Hs)(步骤104)。
检测本次检测到的偏差Tn与前次检测到的偏差Tn-1之间的变化量△T(＝Tn-Tn-1)(步骤105)，同时检测本次检测到的偏差Hn与前次检测到的偏差Hn-1之间的变化量△H(＝Hn-Hn-1)(步骤106)。
通过将检测到的偏差T、变化量△T、偏差H、以及变化量△H作为前提事件部分的模糊运算，求出对压缩机1的运转频率F的操作量△F及对室外风扇8的转速N的操作量△N(步骤107)。而且只用求得的操作量△F、△N修正压缩机1的运转频率F及室外风扇8的转速N(步骤108、109)。
这里，怎样进行模糊运算呢？其方法示于图4中。
首先，有关前面的事件部分的偏差T，准备好如图5所示的7类、三角形、控制幅度“-6至+6”的从属度函数，并将其存储到控制部分中的存储器中。以将偏差T分配在该从属度函数中的形式算出偏差T的各模糊变量的梯度(步骤201)。
例如，在偏差T1时，各模糊变量中梯度不为零的有PM类和PS类，其它类的梯度为零。
同样，对前提事件部分的变化量△T准备好如图6所示的7类、三角形、控制幅度“-3～+3”的模糊函数，并将其存储在存储器中。以将变化量△T分配在该从属度函数中的形式求出变化量△T的各模糊变量的梯度(步骤202)。
例如，在变化量△T1时，各模糊变量中梯度不为零的有PS类和ZO类，其它各类梯度为零。
在从属度函数中，NB是Negative Big(负的大)，NM是Negative Middle(负的中)，NS是Negative Small(负的小)，ZO是Zero(中等)，PS是Positive Small(正的小)，PM是Positive Middle(正的中)，PB是Positive Big(正的大)。
准备好图7所示的T、△T控制规程，并将其存储到存储器中。通过对该控制规程分配的上述算出的各梯度，算出对压缩机1的运转频率F的操作量△F1的各模糊变量的梯度(步骤203)。
即偏差T1的梯度不为零的是PM类和PS类，变化量△T1的梯度不为零的是PS类和ZO类，这些类别在控制规程中交叉的地方(图7中用圆圈所示的4个地方)有PM类、PS类。对于交叉处的PM类、PS类，取出对应的各梯度中的最小值进行分配。这样，操作量△F1的各模糊变量的梯度不为零的只有PM类、PS类，其余类全为零。
对操作量△F1准备好图8所示的7类、三钴角形、操作幅度“-6至+6”的从属度函数，并存储到内部存储器中。对该从属度函数套用上述算出的操作量△F1的各模糊变量的梯度。其吻合部分的和集合(图中用许多点表示的区域)的重心位置即是操作量△F1。
另一方面，对前提事件部分的偏差H准备好图9所示的7类、三角形、控制幅度“-6到+6”的从属度函数，并存储到控制部分内存储器中。以将偏差H分配在该从属度函数中的形式算出偏差H的各模糊变量的梯度(步骤204)。
例如，在偏差H1时，各模糊变量中梯度不为零的是ZO类和NS类，其它类梯度均为零。
同样，对前面事件部分的变化量△H准备好图10所示的7类、三角形、控制幅度“-3～+3”的从属度函数，并存储到存储器中。以将变化量△H分配在该从属度函数中的形式，求出变化量△H的各模糊变量的梯度(步骤205)。
例如，在变化量△H1时，各模糊变量中梯度不为零的是PS类和ZO类，其它各类梯度均为零。
准备好图11所示的H、△H控制规程，并存储到存储器中。通过对该控制规程分配上述算出的各梯度，算出对压缩机1的运转频率F的操作量△F2的各模糊变量的梯度(步骤206)。
即偏差H1有关的梯度不是零的为ZO类和NS类，变化量△H1有关的梯度不是零的为ZO类和PS类，这些类别在控制规程中交叉的地方(图11中用圆圈表示的4个地方)有PS、ZO和NS类。对该交叉处的PS、ZO、NS类，取出对应的各类中的最小值进行分配。这样，操作量△F2的各模糊变量的梯度只有PS、ZO及NS不为零，其它各类全为零。
对操作量△F2准备好图12所示的7类、三角形、操作幅度“-6至+6”的从属度函数，并存储到内部存储器中。对该从属度函数套用上述算出的操作量△F2的各模糊变量的梯度。其吻合部分的和集合(图中用许多点表示的区域)的重心位置即是操作量△F2。
这样，操作量△F1的从属度函数(图8)中的和集合与操作量△F2的从属度函数(图12)中的和集合进行合成(步骤208)。该合成区域的重心位置即是最终的操作量△F(步骤209)。
另外，考虑到室内温度不仅可用运转频率调整，而且还可用室外风扇8的转速N调整，在集合的合成之前，对操作量△F1的从属度函数(图8)中的和集合进行ω(0＜ω＜1)的加权处理(步骤207)。
这样，在求出操作量△F的地方，接着求出对室外风扇8的转速N的操作量△N。
在求该操作量△N时，利用在步骤201中得到的偏差T的各模糊变量的梯度，以及在步骤202中得到的变化量△T的各模糊变量的梯度。另外，对于转速N，准备好图14所示的T、△T控制规程，并存储到存储器中。通过对该控制规程分配上述各梯度，算出对室外风扇8的转速N的操作量△N的各模糊变量的梯度(步骤210)。
对操作量△N准备好用15所示的7类、三角形、操作幅度“-6至+6”的从属度函数，并存储到内部存储器中。对该从属度函数套用上述算出的操作量△N的各模糊变量的梯度。其吻合部分的和集合(图中用许多点表示的区域)的重心位置即是操作量△N(步骤211)。至此，模糊运算结束。
这时，运转频率F及转速N的指令从室内控制部分20被传送到室外控制部分30，该指令由图16所示形式的串行信号构成。
在该串行信号中，代码S0～S9被分配用作运转频率F的指令，代码SA～SF被分配用作转速N的指令。发送信号分为两次完成，第一次发送运转频率F的指令，第二次发送转速N的指令。
这样，首先决定除湿量的依赖性大的运转频率F，然后需调整影响室内温度的室外热交换器3的显热量Q，通过决定转速N，可同时对湿、湿度进行控制。
尤其是因为将温度偏差T、温度偏差的变化量△T、湿度偏差H、湿度偏差的变化量△H作为前提事件部分(输入)，所以对建筑物、气候、体感等各种负荷的变动的跟踪性好，也能对门、窗的开闭产生的急剧的负荷变化进行适当处理。另外，在决定操作量△F时，由于增加了加权处理，所以能在温度优选的情况下或湿度优选的情况下等，进行简单的处理。
再者，在上述实施例的模糊运算中，虽然是根据偏差T及变化量△T求操作量△F1，根据偏差H及变化量△H求操作量△F2，通过操作量△F1及△F2的合成求操作量△F、而且根据偏差T和变化量△T求操作量△N，但也可以根据偏差T和变化量△T求显热量Q的变化量△Q、根据偏差H及变化量△H求操作量△F、而且根据操作量△F及变化量△Q求操作量△N。也就是说，除湿量(湿度)是压缩机1的能力即运转频率F的函数，而热量(温度)(如图13所示)是运转频率F和室外风扇转速N即显热量Q的函数，因此对于应求的显热量Q，可以通过决定运转频率F来决定转速N。其方法示于图17中的流程图中。或者根据偏差T及偏差H求操作量△F，而且也可以根据偏差T及变化量△T求操作量△N。其方法示于图18中的流程图中。
在上述实施例中，虽然是把室内温度Ta(室内湿度Ha)的变化量作为与设定温度Ts(设定湿度Hs)的偏差T(H)的变化量△T(△H)进行检测的，但也可以不检测与设定值的偏差的变化量，而是检测室内温度Ta(室内湿度Ha)本身的变化量△Ta(△Ha)。
如果这样进行，而使设定温度Ts(设定湿度Hs)变更，也能立刻对应。
如上所述，如果采用本发明，通过把温度偏差T、温度偏差的变化量△T、湿度偏差H及湿度偏差的变化量△H作为前提事件部分的模糊运算，以构成设定压缩机的运转频率F及室外风扇转速N，以至能提供一种考虑了各种负荷条件的能最佳且迅速调节温、湿度的空调器。
权利要求
1.一种空调器，它具有由压缩机、室外热交换器、第一膨胀机构、第一室内热交换器、第二膨胀机构及第二室内热交换器构成的制冷循环系统，同时备有使室外空气在上述室外热交换器中循环的室外风扇，还有使从上述压缩机排出的制冷剂沿上述室外热交换器、第一膨胀机构、第一室内热交换器、第二膨胀机构、第二室内热交换器的顺序流动，同时第一膨胀机构呈节流状态，上述第二膨胀机构全开，进行制冷运转的装置，以及使从上述压缩机排出的制冷剂沿上述室外热交换器、第一膨胀机构、第一室内热交换器、第二膨胀机构、第二室内热交换器的顺序流动，同时第一膨胀机构呈全开状态，上述第二膨胀机构呈节流状态，进行干燥运转的装置，该空调器的特征为还设有检测室内温度Ta的温度传感器、检测室内湿度Ha的室内湿度传感器、干燥运转时检测由上述室内温度传感器检测到的室内温度Ta与设定温度Ts的偏差T，同时检测偏差T的变化量ΔT的装置；干燥运转时检测由上述室内湿度传感器检测的室内湿度Ha与设定湿度Hs的偏差H，同时检测偏差H的变化量ΔH的装置；通过把上述偏差T、变化量ΔT、偏差H及变化量ΔH作为前提事件部分的模糊运算，求对上述压缩机的运转频率F的操作量ΔF及对上述室外风扇转速N的操作量ΔN的运算装置；只用上述操作量ΔF修正上述压缩机的运转频率F的修正装置；以及只用上述操作量ΔN修正上述室外风扇的转速N的修正装置。
2.根据权利要求1所述的空调器，其特征为运算装置根据偏差T及变化量△T求操作量△F1，根据偏差H及变化量△H求操作量△F2，而后通过操作量△F1和△F2的合成求操作量△F，并且根据偏差T及变化量△T求操作量△N。
3.根据权利要求1所述的空调器，其特征为运算装置根据偏差T及变化量△T求对室外热交换器中的显热量Q的操作量△Q，根据偏差H及变化量△H求操作量△F，并且根据操作量△Q、△F求操作量△N。
4.根据权利要求1所述的空调器，其特征为运算装置根据偏差T及偏差H求操作量△F，并且根据偏差T及变化量△T求操作量△N。
5.一种空调器，具有由压缩机、室外热交换器、第一膨胀机构、第一室内热交换器、第二膨胀机构及第二室内热交换器构成的制冷循环系统，同时具有在上述室外热交换器中循环室外空气的里外风扇，使从上述压缩机排出的制冷剂沿上述室外热交换器、第一膨胀机构、第一室内热交换器、第二膨胀机构、第二室内热交换器的顺序流动，同时第一膨胀机构呈节流状态，上述第二膨胀机构全开，进行制冷运转的装置;以及使从上述压缩机排出的制冷剂沿上述室外热交换器、第一膨胀机构、第一室内热交换器、第二膨胀机构、第二室内热交换器的顺序流动，同时第一膨胀机构呈全开状态，上述第二膨胀机构呈节流状态，进行干燥运转的装置;该空调器的特征为;还具有检测室内温度Ta的温度传感器、检测室内湿度Ha的室内湿度传感器、干燥运转时检测由上述室内温度传感器检测到的室内温度Ta与设定温度Ts的偏差T，同时检测室内温度Ta的变化量△Ta的装置;干燥运转时检测由上述室内湿度传感器检测到的室内湿度Ha与设定湿度Hs的偏差H，同时检测上述室内湿度Ha的变化是△Ha的装置;通过把上述偏差T、变化量△Ta、偏差H及变化量△Ha作为前提事件的模糊运算求对上述压缩机的运转频率F的操作量△F及对上述室外风扇的转速N的操作量△N的运算装置;只用上述操作量△F修正上述压缩机运转频率F的修正装置;以及只用上述操作量△N修正上述室外风扇的转速N的修正装置。
全文摘要
一种考虑了各种负荷条件的能最佳且迅速调节温、湿度的空调器。干燥运转时，分别检测室内温度Ta与设定温度Ts的偏差T、偏差T的变化量ΔT、室内湿度Ha与设定湿度Hs的偏差H、以及偏差H的变化量ΔH，通过把这些量值T、ΔT、H、ΔH作为前提事件部分的模糊运算求出对压缩机的运转频率F的操作量ΔF及对室外风扇转速N的操作量ΔN。只用该操作量ΔF、ΔN对压缩机的运转频率F及室外风扇的转速N进行修正。
文档编号F24F11/00GK1088674SQ9311919
公开日1994年6月29日 申请日期1993年10月13日 优先权日1992年10月13日
发明者胡摩崎惠, 铃木秀明, 本桥秀明, 守田庆一 申请人:株式会社东芝