DE69507733T2

DE69507733T2 - Klimagerät-Regeleinrichtung

Info

Publication number: DE69507733T2
Application number: DE69507733T
Authority: DE
Inventors: Hikaru Kiryu-Shi Gunma-Ken Katuki; Satoshi Ohizumimati Ohara-Gun Gunma-Ken Matumoto; Masayuki Ohara-Gun Gunma-Ken Simizu
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1994-04-19
Filing date: 1995-04-10
Publication date: 1999-06-10
Anticipated expiration: 2015-04-11
Also published as: US5560422A; JP3203126B2; CA2147111A1; EP0678712A3; KR100347808B1; SG46127A1; CN1083092C; BR9501397A; EP0678712A2; DE69507733D1; JPH07293969A; CN1121574A; EP0678712B1; KR950033309A; CA2147111C

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuergerät für eine Klimaanlage, insbesondere ein Steuergerät für eine Klimaanlage, die eine Kühlphase zum Ausführen einer Kühlung und eine Heizphase zum Ausführen einer Aufheizung aufweist, und die automatisch eine Betriebsart der Klimaanlage derart ändert, daß die Raumtemperatur einen vorbestimmten Sollwert annimmt.
Die japanische Patent-Offenlegungsschrift 63-217159 stellt den Stand der Technik dar, von dem die vorliegende Erfindung ausgeht. Das dort beschriebene Verfahren vergleicht die Temperatur eines zu klimatisierenden Raums (das heißt die Raumtemperatur) mit einer vorbestimmten Solltemperatur und bewirkt eine Ein-Aus-Steuerung einer Klimaanlage in der Weise, daß die Raumtemperatur der vorbestimmten Solltemperatur entspricht. Weiterhin wird vorab als Beobachtungszone eine Temperaturzone ermittelt, die die Solltemperatur in ihrer Mitte enthält. Ist die Betriebsart eine Heizphase und ist die Zeitspanne, in der die Temperatur in einer ersten Zone oberhalb einer Obergrenze der Beobachtungszone liegt, größer oder gleich einem vorbestimmten Wert, so wird die Betriebsart von der Heizphase auf eine Kühlphase umgeschaltet. Ist die Betriebsart die Kühlphase und ist die Zeitspanne, in der die Raumtemperatur in einer zweiten Zone unterhalb der Untergrenze der Beobachtungszone liegt, größer oder gleich dem vorbestimmten Wert, so wird die Betriebsart von der Kühlphase in die Heizphase umgeschaltet. Wenn mit dieser Methode sich eine in dem zu klimatisierenden Raum befindliche Last vorübergehend ändert, wenn zum Beispiel eine Tür geöffnet oder geschlossen wird, oder wenn die Anzahl der in dem Raum befindlichen Person zunimmt oder abnimmt, kommt es möglicherweise nicht zu einem Wechsel der Betriebsart innerhalb der vorbestimmten Be obachtungszone, um nicht überflüssigerweise eine Änderung entsprechend den Änderungen der Temperatur in dem Raum vorzunehmen.
Bei dem oben erläuterten Stand der Technik allerdings ist die Betriebsart unberücksichtigt einer Temperaturtendenz-Änderung zu ändern, wenn die Zeitspanne, in der die Raumtemperatur innerhalb der ersten Zone liegt, länger ist als oder gleich ist wie der vorbestimmte Wert. Selbst wenn also während des Betriebs in der Heizphase die Raumtemperatur in der Nähe der Obergrenze der Beobachtungszone eine fallende Tendenz hat, wird die Betriebsart auf die Kühlphase umgeschaltet. Selbst wenn also vorhergesagt wird, daß die Zimmertemperatur bald einen Wert innerhalb der Beobachtungszone annehmen wird, ohne daß man die Betriebsart ändert, so wird die Betriebsart dennoch geändert, und es wird ein Kompressor eingeschaltet, so daß die Temperatur zwangsweise auf den Sollwert eingeregelt wird. Es ergab sich also der Nachteil, daß die Klimatisierung nicht in der Weise gesteuert werden konnte, daß die Benutzer sich dabei wohlfühlten.
Wenn außerdem die Zeitspanne, in der die Raumtemperatur innerhalb der zweiten Zone liegt, länger ist als oder gleich ist wie die vorbestimmte Zeit, das heißt wenn selbst während der Abkühlphase die Zimmertemperatur in der Nähe der Untergrenze der Beobachtungszone eine steigende Tendenz hat und dabei vorhergesagt wird, daß die Raumtemperatur einen Wert innerhalb der Beobachtungszone annehmen wird, so wird dennoch die Betriebsart auf die Heizphase umgeschaltet. Es ergibt sich also dergleiche Nachteil, der oben bereits angegeben wurde.
Die vorliegende Erfindung soll die oben angesprochenen Nachteile beseitigen, und es ist Ziel der Erfindung, ein Steuergerät für eine Klimaanlage zu schaffen, welches es möglich macht, die Klimatisierung in der Weise zu steuern, daß sich die Benutzer wohlfühlen, indem eine Betriebsart nicht in einem Zustand umgeschaltet wird, in welchem vorherzusehen ist, daß die Raumtemperatur einen Wert innerhalb einer Beobachtungszone annimmt.
Um das obige Ziel zu erreichen, wird erfindungsgemäß ein Steuergerät für eine Klimaanlage geschaffen, mit einem Temperaturmeßfühler zum Bestimmen der Raumtemperatur des zu klimatisierenden Raums, wobei der Raum so geheizt oder gekühlt wird, daß er eine gewünschte Temperatur annimmt, gekennzeichnet durch: Vorhersagemittel zum Vorhersagen der Temperaturentwicklung in dem Raum; eine Zeitmeßeinrichtung zum Bestimmen einer ersten Zeitspanne und einer zweiten Zeitspanne; eine Steuereinrichtung zum Steuern einer Heizphase, in der der Raum beheizt wird, und einer Abkühlphase, in der der Raum gekühlt wird, in der Weise, daß die Temperatur die gewünschte Temperatur annimmt, mit einer ersten Überführungseinrichtung, die für den Fall, daß während der Heizphase die Raumtemperatur innerhalb eines ersten Temperaturbereichs liegt, der oberhalb einer Obergrenze eines Beobachtungsbereichs liegt, der die gewünschte Temperatur enthält, und die erste Zeitspanne verstrichen ist, nur dann, wenn eine ansteigende Temperaturentwicklung vorliegt, die Heizphase in eine Kühlphase überführt, und einer zweiten Überführungseinrichtung, die in dem Fall, daß während der Kühlphase die Raumtemperatur innerhalb eines zweiten Temperaturbereichs liegt, der unterhalb der Untergrenze des Beobachtungsbereichs liegt, und die zweite Zeitspanne verstrichen ist, nur dann, wenn eine abfallende Temperaturentwicklung vorliegt, die Kühlphase in eine Heizphase überführt.
Erfindungsgemäß erfaßt der Meßfühler die Raumtemperatur, die Vorhersageeinrichtung sagt die Temperaturentwicklung in dem Raum voraus, und die Zeitmeßeinrichtung mißt die erste Zeitspanne und die zweite Zeitspanne. Die Temperaturentwicklung in dem Raum läßt sich vorhersagen aus der Änderungsgeschwindigkeit der Raumtemperatur, der Änderungsgeschwindigkeit des Raumtemperatur-Mittelwerts, des Mittelwerts der Änderungsgeschwindigkeit der Raumtemperatur oder dergleichen. Wenn diese Werte negative Größen sind und kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert sind, läßt sich feststellen, daß die Raumtemperatur eine fallende Tendenz hat. Wenn diese Werte positive Werte und größer oder gleich einem vorbestimmten Wert sind, so läßt sich sagen, daß die Raumtemperatur die Tendenz hat, zu steigen. Außerdem kann man als Temperaturtendenz oder -entwicklung des Raums einen Vorhersagewert verwenden, den man dadurch erhält, daß man die Temperatur nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeitspanne ausgehend von dem laufenden Zeitpunkt vorhersagt auf der Grundlage der derzeitigen Raumtemperatur und der Änderungsgeschwindigkeit der früheren Raumtemperatur.
Die Steuereinheit steuert das Kühlen oder Heizen der Klimaanlage sowie deren Betriebsabschaltung oder die Betriebsbereitschaft der Klimaanlage nach Maßgabe der Betriebsart in der Weise, daß die Raumtemperatur einer vorbestimmten Soll- oder gewünschten Temperatur entspricht. Wenn in der Heizphase die Raumtemperatur in der ersten Zone liegt, welche sich oberhalb der Obergrenze der Beobachtungszone befindet, welche die Solltemperatur enthält, und wenn die erste Zeitspanne verstrichen ist, so erhält die erste Überführungseinrichtung die Heizphase dann aufrecht, wenn die Raumtemperatur eine fallende Tendenz hat, und ändert die Heizphase um in die Kühlphase, wenn die Raumtemperatur keine fallende Tendenz aufweist. Die Heizphase wird also fortgesetzt, wenn die Raumtemperatur eine fallende Tendenz hat. Dies bedeutet, daß kein Betriebsartwechsel in einem Zustand erfolgt, in welchem vorhergesagt wird, daß die Raumtemperatur einen Wert innerhalb der Beobachtungszone annehmen wird, auch wenn die Betriebsart nicht umgeschaltet wird. Somit wird ein unnötiges Umschalten der Betriebsart vermieden.
Wenn außerdem in der Kühlphase die Raumtemperatur innerhalb der zweiten Zone liegt, die unterhalb der Untergrenze der Beobachtungszone liegt, und wenn die zweite Zeitspanne verstrichen ist, so hält die zweite Überführungseinrichtung die Kühlphase dann aufrecht, wenn die Zimmertemperatur eine ansteigende Tendenz hat, und sie schaltet die Kühlphase auf die Heizphase um, wenn die Raumtemperatur keine steigende Entwicklung verspricht. Da die Betriebsart auch dann aufrechterhalten wird, wenn die Temperatur steigende Tendenz besitzt, wird ein überflüssiges Ändern der Betriebsart vermieden.
Es reicht aus, daß die Beobachtungszone in der Weise definiert ist, daß sie den vorbestimmten Soll- oder gewünschten Temperaturwert enthält. Zu bevorzugen allerdings ist, wenn die Beobachtungszone so definiert wird, daß die vorbestimmte Solltemperatur in ihrer Mitte liegt, da dann die Obergrenze und die Untergrenze der Beobachtungszone beide symmetrisch bezüglich der Solltemperatur sind und die Temperaturbereiche zwischen der Obergrenze der Beobachtungszone und der Solltemperatur einerseits sowie zwischen der Untergrenze der Beobachtungszone und der Solltemperatur andererseits gleich groß sind.
Durch Verwendung der Zeitmeßeinrichtung kann die nach dem Ende des Heizvorgangs verstrichene Zeit als die erste Zeitspanne gemessen werden, und die nach der Beendigung des Kühlvorgangs verstrichene Zeit kann als zweite Zeitspanne gemessen werden. Weiterhin kann durch Verwendung der Zeitmeßeinheit als erste Zeitspanne die Zeit gemessen werden, die nach dem Beendigen eines Heizvorgangs und nachdem die Raumtemperatur einen Wert in der ersten Zone angenommen hat, gemessen werden, und als die zweite Zeitspanne kann die Zeit gemessen werden, die verstrichen ist, nachdem ein Abkühlvorgang beendet wurde und die Raumtemperatur einen Wert innerhalb der zweiten Zone angenommen hat. Es sei angemerkt, daß die erste Zeitspanne und die zweite Zeitspanne gleich groß sein können, aber auch unterschiedlich sein können.
Die obigen sowie weiteren Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beispielhaft dargestellt sind.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Steuerung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 ein Diagramm eines Kühl-Kreisprozesses einer Klimaanlage, in dem das in Fig. 1 gezeigte Steuergerät verwendet wird;
Fig. 3 mit den Fig. 3A und 3B ein Flußdiagramm, welches eine Steuerungsroutine des in Fig. 1 gezeigten Steuergeräts veranschaulicht;
Fig. 4 ein Flußdiagramm, welches die Einzelheiten des Schritts 120 in Fig. 1 veranschaulicht;
Fig. 5 ein Flußdiagramm, welches die Einzelheiten des Schritts 140 in Fig. 1 veranschaulicht; und
Fig. 6 ein anschauliches Diagramm, welches einen Kühl-/Heiz- Umschaltvorgang darstellt, verursacht durch das in Fig. 1 dargestellte Steuergerät.
Anhand der begleitenden Zeichnungen soll nun ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben werden. Fig. 2 ist ein Kühlkreis einer Klimaanlage, die von einem Steuergerät nach einer Ausführungsform der Erfindung gesteuert wird. In Fig. 2 bedeutet das Bezugszeichen 1 einen Kompressor, 2 ein Vier-Wege-Ventil, 3 einen Außen-Wärmetauscher, 4 ein Kapillarröhrchen, 5 einen Innen-Wärmetauscher und 6 einen Sammler. Diese Komponenten sind im wesentlichen in Form eines Kreises verschaltet mit Hilfe einer Kühlleitungsanordnung, um einen Kühl-Kreisprozeß zu bilden. Wenn bei der Klimaanlage das Vier-Wege-Ventil 2 in einem Zustand ist, der in Fig. 2 durch eine ausgezogene Linie dargestellt ist, strömt ein von dem Kompressor 1 ausgegebenes Kühlmittel gemäß dem ausgezogenen Pfeil, und das Kühlmittel wird in dem Außen-Wärmetauscher 3 kondensiert. Das kondensierte Kühlmittel verdampft an dem Innen-Wärmetauscher 6, um eine Kühlung der Luft im Inneren eines Raums zu bewirken. Wenn das Vier-Wege-Ventil 2 in einem Zustand gemäß der gestrichelten Linie in Fig. 2 ist, strömt das von dem Kompressor kommende Kühlmittel gemäß der gestrichelten Pfeilrichtung, und das Kühlmittel wird an dem Innen- Wärmetauscher 5 kondensiert. Das kondensierte Kühlmittel verdampft an dem Außen-Wärmetauscher 3, so daß die Luft im Inneren des Raums erwärmt wird.
Bezugszeichen 7 und 8 bezeichnen einen Außen-Lüfter bzw. einen Innen- Lüfter, durch die Luft auf den Außen-Wärmetauscher 3 bzw. den Innen- Wärmetauscher 5 geblasen wird.
Fig. 1 zeigt den Hauptteil eines Steuergeräts, welches die in Fig. 2 gezeigte Klimaanlage steuert. In Fig. 9 bezeichnet das Bezugszeichen 9 einen Druckschalter, der ein Signal zum Umschalten des Betriebs der Klimaanlage zwischen Start und Stop bei jeder Betätigung des Schalters ausgibt. Bezugszeichen 10 ist ein Umschalter zum Umschalten der Betriebsart der Klimaanlage, so zum Beispiel zwischen einer Kühlphase C, einer Heizphase H, einer automatischen Umschaltung von Kühlen/Heizen, C/H, und einer Gebläsephase F. Ein Gray-Code-Schalter dient als Umschalter 10. Bezugszeichen 11 ist ein Raumtemperatur-Steller zum Einstellen einer vorbestimmten Solltemperatur. Der Raumtemperatur-Steller 11 wird durch Gray-Code- Schalter gebildet, deren Codes den Solltemperaturen von 18ºC bis 28ºC entsprechen.
Bezugszeichen 12 ist ein Mikroprozessor (Mikrocomputer), beispielsweise vom Typ TMS2600 der Firma TI. Der Mikrocomputer 12 speichert ein Programm auf der Grundlage der weiter unten beschriebenen Steuerroutine. Die jeweiligen Zustände, in denen sich der Schalter 9, der Umschalter 10 und der Raumtemperatur-Steller 11 durch Drücken und Verstellen befinden, werden durch Abtasten von Signalen an den Eingangsports K&sub1;, K&sub2;, K&sub4;, K&sub8;, J&sub1; und J&sub2; eingegeben, welche von Ausgangsports R&sub1; und R&sub3; des Mikrocomputers 12 über die Elemente 9, 10 und 11 geleitet werden, und die Signale werden in entsprechenden spezifischen Adressen gespeichert.
Bezugszeichen 13 ist ein Temperaturfühler mit einem Element, dessen Innenwiderstand sich abhängig von der Umgebungstemperatur ändert. Der Temperaturfühler 13 befindet sich an einer Stelle, an der er die Temperatur eines zu klimatisierenden Raumes fühlen kann. Ein Ende des Temperatur fühlers 13 ist mit einem Eingangsport A&sub3; (Analogeingangsanschluß) des Mikrocomputers 12 verbunden, das andere Ende ist mit einer Konstantspannungsquelle VSS verbunden. Der Mikrocomputer 12 gibt elektrischen Strom entsprechend der Temperatur des zu klimatisierenden Raums von dem Eingangsport A&sub3; bei jedem Zyklus des Programms ein. Anschließend bewirkt der Mikrocomputer 12 eine A/D-Umsetzung (Analog/Digital- Umsetzung) der Daten basierend auf dem Stromwert, und er speichert die umgesetzten Daten. Der Mikrocomputer 12 gibt diesen Datenwert mehrmals (etwa 20-mal) ein und speichert einen Mittelwert der Eingangsdatenwerte als Temperatur t des zu klimatisierenden Raums. Anschließend erfolgt ein Temperatursteuervorgang auf der Grundlage dieses gespeicherten Werts.
Bezugszeichen 14 bis 20 sind lichtemittierende Elemente, welche die Raumtemperatur darstellen, und die an Stellen angeordnet sind, die den Gradeinteilungen für 15ºC, 17ºC, 19ºC, 21ºC, 23ºC, 25ºC und 27ºC entsprechen. Es wird dasjenige lichtemittierende Element eingeschaltet, welches der Gradeinteilung zugeordnet ist, die der Raumtemperatur t des zu klimatisierenden Raums am nächsten kommt.
Die Ziffer 21 bedeutet ein lichtemittierendes Element zur Signalisierung von "Sperren von Kaltluft", eingeschaltet wird das Element dann, wenn die Temperatur (die Spulentemperatur tS) des Innen-Wärmetauschers 5 nach Fig. 2 niedriger oder gleich ist einem vorbestimmten Wert, während ein Heizvorgang stattfindet. Die Spulentemperatur tS wird von dem Temperaturfühler 22 über ein Eingangsport A4 nach dem gleichen Eingabeverfahren in den Mikrocomputer 12 eingegeben, wie die Temperatur des zu klimatisierenden Raums eingegeben wird.
Ziffern 23, 24 und 25 stehen für lichtemittierende Elemente zum Anzeigen der Betriebsarten "Automatischer Wechsel Kühlen/Heizen", "Kühlphase" bzw. "Heizphase". Diese lichtemittierenden Elemente 23, 24 und 25 befinden sich in der Nähe der betreffenden Zeichen. Außerdem werden diese lichtemittierenden Elemente 23, 24 und 25 nach Maßgabe des von dem Um schalter 10 eingestellten Betriebsmodus eingeschaltet. Es sei angemerkt, daß dann, wenn der Umschalter 10 auf "Gebläsebetrieb" eingestellt ist, das lichtemittierende Element 24 eingeschaltet wird, welches die "Kühlphase" repräsentiert.
Die oben angesprochenen lichtemittierenden Elemente 14 bis 21 sowie 23 bis 25 sind mit den Ausgangsports R&sub0; bis R&sub3; und zugehörigen Ports 0&sub0; bis 0&sub6; des Mikrocomputers 12 verbunden und werden nach einem dynamischen Einschaltverfahren eingeschaltet. Es sei angemerkt, daß die Ziffern 26 bis 29 Negatorschaltungen bezeichnen.
Die Ziffern 30 bis 33 bezeichnen Relais, die das Einschalten des Kompressors 1, des Innen-Gebläses 8, des Außen-Gebläses 7 und des Vier-Wege- Ventils 2, die sämtlich in Fig. 2 dargestellt sind, steuern. Die einen Anschlüsse dieser Relais 30 bis 33 sind an die Ausgangsports R&sub8;, R&sub1;&sub2;, R&sub1;&sub0; bzw. R&sub9; des Mikrocomputers 12 über die Negatorschaltungen 34 bis 37 angeschlossen, die anderen Anschlüsse sind an eine Konstantspannungsschaltung DC24[V] angeschlossen.
Die Ziffer 38 bezeichnet eine Oszillatorschaltung, gebildet aus einem Kristallschwinger, Widerständen und Kapazitäten, und sie liefert einen Referenztakt des Mikrocomputers 12 an die Eingangsports OCS1 und OSC2.
Als Konstantspannungsschaltungen, die die konstanten Spannungen VSS, DC24, VASS und VREF ausgeben, können übliche Spannungsversorgungsschaltungen verwendet werden, so daß ihre Beschreibung hier entfallen kann. Die oben angegebenen Spannungen VASS und VRBF bilden eine obere Grenzspannung bzw. eine untere Grenzspannung bei der A/D-Umwandlung des Mikrocomputers 12. Ein Anschluß INLT ist ein Leistungs- Rücksetzanschluß, welcher ein Signal eingibt, welches einen Rücksetzvorgang des Mikrocomputers 12 dann bewirkt, wenn die Spannungsquelle eingeschaltet wird. Es reicht aus, daß dieses Signal dann ausgegeben wird, wenn der Ausgang der Spannungsversorgungsschaltung größer oder gleich einer festen Spannung zu der Zeit ist, zu der die Spannung eingeschaltet wird.
Als nächstes wird anhand des in Fig. 3 gezeigten Flußdiagramms die Steuerroutine beschrieben, die von dem oben erläuterten Mikrocomputer 12 vorgenommen wird. Nachdem die Inhalte des internen Speichers initialisiert sind, wird durch eine Tastenabfrage (Schritte 100 und 102) der Zustand, in den der Schalter 9 durch Drücken gebracht ist, die von dem Umschalter 10 eingestellte Betriebsart und die von dem Raumtemperatur-Steller 11 eingestellte Solltemperatur eingegeben. Als nächstes erfolgt eine Zeitmessung entsprechend der Betriebsbedingung des Kompressors 1 (Schritte 104 bis 112). Dazu beginnt der Timer die Zeit von dem Zeitpunkt an zu messen (Schritt 108), zu dem der Kompressor 1 vom Einschaltzustand in den Ausschaltzustand wechselt (das heißt der Schritt 104 ergibt "Ja"), und der Timer fährt während des Aus-Zustands des Kompressors 1 mit der Zeitmessung fort (das heißt der Schritt 106 liefert "Ja"). Wenn anschließend von dem Timer eine vorbestimmte Zeit gemessen ist (zum Beispiel zwei Stunden) (das heißt der Schritt 110 liefert "Ja") und die Klimaanlage von dem Schalter 9 in einen Ruhezustand versetzt ist (das heißt "Ja" im Schritt 111), wird der Speicher der Kühlphase oder der Heizphase in dem internen Speicher ungültig gemacht (Schritt 112). Wenn der Kompressor 1 innerhalb von zwei Stunden einmal aktiv war, beginnt der Timer erneut mit der Zeitmessung ab dem Zeitpunkt, zu dem der Kompressor 1 angehalten wurde.
Als nächstes werden die Temperatur t des zu klimatisierenden Raums und die Spulentemperatur tS (die Temperatur des Innen-Wärmetauschers 5) eingegeben (Schritt 113 und 114).
Wenn mit Hilfe des oben erläuterten Tasten-Abfragevorgangs ermittelt wird, daß der Schalter 9 gedrückt wurde, so erfolgt ein Umschalten der Klimaanlage zwischen Betriebszustand und Ruhezustand (Schritte 116 bis 126). Wenn die Klimaanlage aus dem Ruhezustand in den Betriebszustand gewechselt hat (das heißt "Nein" im Schritt 118), wird die Klimaanlage nach Ausführung von "Ermitteln Betriebsart" (Schritt 120) in Fig. 4 betätigt.
Das "Ermitteln Betriebsart" erfolgt zum Zweck der Einstellung der Kühlphase oder der Heizphase zu Beginn des Betriebs der Klimaanlage. Als erstes setzt der Schritt 160 die Klimaanlage von dem Ruhezustand in den Betriebszustand. Als nächstes wird ermittelt, auf welche Betriebsart der Umschalter 10 eingestellt ist (Schritt 162). Wenn der Umschalter 10 auf Automatikbetrieb eingestellt ist, wird ermittelt, ob der Speicher der Kühl- oder Heizphase gültig ist oder nicht, und wenn der Speicher gültig ist, wird die Klimaanlage entsprechend der Betriebsart aktiviert (Schritte 164, 166 und 170 bis 176). Wenn nämlich in dem Schritt 110 nicht die vorbestimmte Zeit verstrichen ist und daher im Schritt 112 die Betriebsart noch nicht ungültig gemacht wurde, wird die zuvor eingestellte Betriebsart beibehalten. Wenn der Speicher der Betriebsart nicht gültig ist, wird die Kühlphase oder die Heizphase auf der Grundlage der Hoch/Niedrig-Beziehung zwischen der Temperatur T, die von dem Raumtemperatur-Steller 11 eingestellt wurde, und der Temperatur t des zu klimatisierenden Raums zurückgesetzt (Schritte 168 bis 176).
Wenn andererseits der Umschalter 10 nicht auf Automatikbetrieb gestellt ist, ist der von dem Umschalter 10 eingestellte Betriebsmodus einzustellen (Schritte 178, 180, 170 bis 176).
Nachdem im Anschluß an diese Betriebsart-Bestimmung die Klimaanlage mit der Arbeit beginnt in Form eines Betätigens der Klimaanlage, oder wenn die Klimaanlage in Betrieb ist und es keine Aktion des Schalters 9 gibt (das heißt "Ja" im Schritt 150), wird noch einmal die von dem Umschalter 10 eingestellte Betriebsart ermittelt, und anschließend wird die Klimaanlage entsprechend der eingestellten Betriebsart betrieben (Schritte 128 bis 148). Im Fall des Kühlvorgangs in einer Betriebsart Kühlen/Gebläse (das heißt "Ja" im Schritt 128), werden die Raumtemperatur t und die Solltemperatur T miteinander während des Betriebsablaufs verglichen, und wenn die Raumtemperatur t der Solltemperatur T entspricht, wird der Kompressor 1 ausgeschaltet, um seinen Betrieb anzuhalten. Wenn weiterhin die Raumtemperatur um eine vorbestimmte Temperatur höher wird als die Solltemperatur, wird der Kompressor 1 eingeschaltet, um einen Betrieb zu beginnen, damit die Raumtemperatur t auf die Solltemperatur T eingeregelt wird. Außerdem wird dann, wenn der Heizvorgang (Schritt 146) in der Betriebsart Heizen/Gebläse (das heißt "Ja" im Schritt 136) erfolgt, ähnlich wie bei dem Kühlvorgang, die Raumtemperatur t auf die Solltemperatur T eingeregelt, indem die Raumtemperatur t und die Solltemperatur T während des Betriebsablaufs miteinander verglichen werden und eine Ein-Aus-Steuerung des Kompressors durchgeführt wird.
Wenn während des Kühlbetriebs die Gebläsebetriebsart eingestellt wird, so erfolgt die Einstellung t = 10 ungeachtet der Ist-Temperatur t in dem zu klimatisierenden Raum (Schritte 130 und 132). t = 10 ist der Minimumwert für den Temperaturmeßwert, und selbst wenn ein Wert unterhalb dieser Temperatur ermittelt würde, erfolgt die Einstellung t = 10. Da die kleinste Solltemperatur t des Raumtemperatur-Stellers 11 den Wert 18ºC hat, erfolgt kein Kühlvorgang durch Betreiben des Kompressors 1, und es erfolgt im wesentlichen nur ein Gebläsebetrieb. Während des Heizvorgangs werden Schwankungen der Temperatur tS des Innen-Wärmetauschers 5 ermittelt, um einen Abtauvorgang einzuleiten oder dergleichen.
Als nächstes werden die Einzelheiten des "automatischen Einstellens der Betriebsart" gemäß Schritt 140 in dem Automatikbetrieb ("Ja" im Schritt 138) beschrieben, auf den sich die vorliegende Erfindung bezieht, wozu auf die Fig. 5 Bezug genommen wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden ein erster Bereich und ein zweiter Bereich definiert. Der erste Bereich ist ein Temperaturbereich, der oberhalb einer Obergrenze (zum Beispiel T + 1,5ºC) eines Beobachtungsbereichs liegt, bei dem es sich um einen Temperaturbereich handelt, der einen vorbestimmten Sollwert T in seiner Mitte enthält. Innerhalb des ersten Bereichs ist ein dritter Bereich definiert als ein Temperaturbereich, der eine erste Temperatur übersteigt (zum Beispiel T + 3,0ºC), die um einen vorbestimmten Wert höher ist als die Obergrenze. Der zweite Bereich ist ein Temperaturbereich, der kleiner ist als eine Untergrenze (zum Beispiel T - 1,5ºC) des Beobachtungsbereichs. Innerhalb der zweiten Zone ist eine vierte Zone definiert als ein Temperaturbereich kleiner als eine zweite Temperatur (zum Beispiel T - 3,0ºC), die um einen vorbestimmten Wert niedriger ist als die Untergrenze.
Zunächst wird im Schritt 200 durch Subtrahieren einer neu eingegebenen Raumtemperatur tNEW von einer vorher im Schritt 113 eingegebenen Raumtemperatur tOLD eine Änderungsgeschwindigkeit der Raumtemperatur Δt berechnet. Im Schritt 204 wird ermittelt, ob der Kompressor 1 angehalten wurde. Ist der Kompressor 1 im Betrieb, erfolgt ein wirksamer Kühlbetrieb oder Heizbetrieb. Wenn der Kompressor 1 in einen Ruhezustand (Aus- Zustand) versetzt ist, beginnt ein Timer mit einer Zeitmessung (Schritte 202 und 206). Der Timer ist so ausgelegt, daß er bei einem Wechsel des Kompressors 1 vom Ein-Zustand in den Aus-Zustand zurückgesetzt wird und mit dem Messen der Zeit beginnt, womit er dann aufhört, wenn eine vorbestimmte Zeitspanne (von zum Beispiel 1 Stunde) verstrichen ist.
Wenn die Raumtemperatur t den Wert T + 3,0ºC oder mehr hat (das heißt t ≥ T + 3,0), das heißt, wenn die Raumtemperatur zur laufenden Zeit in der dritten Zone liegt, erfolgt direkt die Kühlphase, ungeachtet der laufenden Betriebsart (Schritte 208 und 210). Im Ergebnis wird über den Schritt 142 in Fig. 3 der Kühlbetrieb des Schritts 134 durchgeführt. Wie oben erläutert, werden die Raumtemperatur t und die Solltemperatur T miteinander während des Betriebsablaufs verglichen, und wenn die Raumtemperatur t der Solltemperatur T entspricht, wird der Kompressor abgeschaltet und beendet den Betrieb. Wenn weiterhin die Raumtemperatur um einen vorbestimmten Wert höher ist als die Solltemperatur, wird der Kompressor eingeschaltet und beginnt seinen Betrieb. Auf diese Weise wird die Raumtemperatur t auf die Solltemperatur T eingeregelt.
Unter der Bedingung T + 3,0 > t ≥ T + 1,5 (das heißt, wenn die Raumtemperatur gerade in dem ersten Bereich liegt), wird, wenn der Timer abgelaufen ist (Schritte 212 und 214) ein Durchschnittswert ΔtAB der Änderungsgeschwindigkeit der Raumtemperatur Δt im Schritt 216 berechnet. Im Schritt 218 wird ermittelt, ob der Mittelwert ΔtAB kleiner ist als ein vorbestimmter Wert -α, um dadurch festzustellen, ob die Raumtemperatur sinkende Tendenz hat. Hat die Raumtemperatur sinkende Tendenz, so wird vorhergesagt, daß die Raumtemperatur einen Wert innerhalb des Beobachtungsbereichs auch dann einnehmen wird, wenn die Betriebsart nicht umgeschaltet wird. Aus diesem Grund wird die laufende Betriebsart aufrechterhalten. Wenn andererseits die Raumtemperatur keine fallende Tendenz hat, wird die Kühlphase eingestellt (Schritt 210), wie es oben erläutert wurde, woraus sich der Kühlbetrieb des Schritts 134 in Fig. 3 ergibt.
Unter der Bedingung t ≤ T -3,0, das heißt, wenn die Raumtemperatur gerade in dem vierten Bereich liegt, wird direkt die Heizphase eingeleitet, ungeachtet des derzeitigen Betriebsmodus (Schritte 220 und 230). Im Ergebnis erfolgt über den Schritt 144 in Fig. 3 der Heizbetrieb des Schritts 146, und die Raumtemperatur t und die Solltemperatur T werden während des Heizbetriebs miteinander verglichen. Wird die Raumtemperatur t zu der Solltemperatur T, wird der Prozessor ausgeschaltet und beendet seinen Betrieb, und wenn die Raumtemperatur um einen vorbestimmten Wert kleiner wird als die Solltemperatur, wird der Kompressor eingeschaltet und nimmt seinen Betrieb wieder auf. Auf diese Weise wird die Raumtemperatur t auf die Solltemperatur T eingeregelt.
Unter der Bedingung T - 3,0 < t ≤ T - 1,5 (das heißt, wenn die Raumtemperatur gerade in dem zweiten Bereich liegt), und wenn der Timer abläuft (Schritte 222 und 224), wird im Schritt 226 der Mittelwert ΔtAB der Änderungsgeschwindigkeit der Raumtemperatur Δt berechnet. Im Schritt 228 wird ermittelt, ob der Mittelwert ΔtAB um einen vorbestimmten Einstellwert β größer ist oder diesem gleicht, um dadurch festzustellen, ob die Raumtemperatur eine ansteigende Tendenz hat. Hat die Raumtemperatur ansteigende Tendenz, so wird vorhergesagt, daß die Raumtemperatur auch dann einen Wert innerhalb des Beobachtungsbereichs annehmen wird, wenn die Betriebsart nicht geändert wird. Aus diesem Grund wird die derzeitige Betriebsart beibehalten. Wenn hingegen die Raumtemperatur keine steigende Tendenz aufweist, wird die Heizphase eingestellt (Schritt 230), wie es oben erläutert wurde, wodurch der Heizbetrieb des Schritts 146 der Fig. 3 erfolgt.
Oben wurde der Fall beschrieben, daß das Messen der Zeit durch den Timer zu dem Zeitpunkt gestartet wird, zu dem der Kompressor 1 vom Ein- Zustand in den Aus-Zustand wechselt. Alternativ kann der Timer die Zeitmessung zu dem Zeitpunkt beginnen, zu dem die Temperatur t einen Wert innerhalb eines Temperaturbereichs von t ≥ 1 + 1,5 annimmt, oder einen Wert in einem Temperaturbereich t ≤ T - 1,5 annimmt, während der Kompressor ausgeschaltet ist, wodurch die Änderung der Betriebsart durchgeführt werden kann, indem als erste Zeit die Zeitspanne gemessen wird, in der die Zimmertemperatur in der ersten Zone liegt, die die Obergrenze der Beobachtungszone einschließlich der vorbestimmten Solltemperatur übersteigt, und indem als zweite Zeit die Zeitspanne gemessen wird, in der die Zimmertemperatur innerhalb der zweiten Zone liegt, die unterhalb der Untergrenze des Beobachtungsbereichs liegt. Auch in diesem Fall lassen sich die gleichen Effekte erzielen, wie sie oben erläutert wurden.
Anhand der Fig. 6 soll nun die Art und Weise erläutert werden, in der Betriebsartänderungen zwischen Kühlphase und Heizphase erfolgen, wenn der Umschalter 10 der den oben geschilderten Aufbau aufweisenden Klimaanlage auf den Automatikbetrieb eingestellt ist. Es sei angemerkt, daß in der die Änderungen der Raumtemperatur t in Fig. 6 veranschaulichenden Kurve ein durch eine ausgezogene Linie dargestellter Bereich und ein gestrichelter Bereich der Kurve den Einschaltzustand bzw. den Ausschaltzustand des Kompressors betreffen.
Wenn die Klimaanlage mit dem Betrieb beginnt, indem der Schalter 9 zum Zeitpunkt h&sub0; gedrückt wird, so ist die Temperatur t zu dieser Zeit höher als die Solltemperatur T. Im Ergebnis erfolgt ein Kühlbetrieb. Zwischen der Zeit h&sub0; und der Zeit h&sub1; werden die Temperatur t des zu klimatisierenden Raums und die Solltemperatur T miteinander verglichen, um einen Wärmezyklus-Betrieb zu bewirken, bei dem der Kompressor ein- und ausschaltend gesteuert wird. Eine Abnahme der Außenlufttemperatur oder dergleichen findet zum Zeitpunkt h&sub1; statt. Wenn die Temperatur t einen Wert in einem Temperaturbereich t ≤ T - 3,0 zum Zeitpunkt h&sub2; annimmt, also eine kurze Zeitspanne nach dem Zeitpunkt h&sub1;, so wird die Betriebsart direkt umgeschaltet vom Kühlbetrieb in den Heizbetrieb, und es beginnt der Heizbetrieb. Anschließend erfolgt ein Wärmezyklus-Betrieb zum Aufheizen bis hin zu dem Zeitpunkt h&sub3;, ähnlich wie bei dem Betrieb in der Kühlphase. Die Außenlufttemperatur steige erneut nach dem Zeitpunkt an, zu dem der Kompressor im Zeitpunkt h&sub3; ausgeschaltet wird. Demzufolge stabilisiert sich die Temperatur t des zu klimatisierenden Raums, wobei die Bedingung "t ≥ T + 1,5" erfüllt wird. Wenn der Timer in diesem Zustand zum Zeitpunkt h&sub4; abgelaufen ist, wird die Betriebsart von der Heizphase in die Kühlphase umgeschaltet, und es erfolgt ein erneuter Start des Kühlbetriebs. Es sei angemerkt, daß dann, wenn die Raumtemperatur eine fallende Tendenz hat, die Betriebsart nicht geändert wird, und die Raumtemperatur auf natürlichem Wege auf irgend einen Wert innerhalb des Beobachtungsbereichs abfällt.
Wenn dann die Temperatur t des zu klimatisierenden Raums in einem Zustand 3,0 ≥ t - T ≥ 1,5 auch noch nach der vorbestimmten Zeit gehalten wird, und wenn die Raumtemperatur nicht in Richtung des Beobachtungsbereichs geändert wird, oder wenn die Temperatur t die Bedingung t - T ≥ 3,0 erfüllt, muß die Betriebsart geändert werden. Aus diesem Grund erfolgt eine Maskieroperation der Zeitgeberfunktionen, wenn sich die Temperatur vorübergehend ändert, um zu verhindern, daß die Betriebsart inkorrekt umgeschaltet wird. Wenn die Temperaturänderungen groß sind, erfolgt eine Änderung der Betriebsart ungeachtet der Maskieroperation des Zeitsteuerglieds (Timer).
Wenn weiterhin die Raumtemperatur in dem Temperaturbereich von T + 1,5 ≤ t ≤ T + 3,0 eine fallende Tendenz aufweist, und wenn die Raumtemperatur in dem Temperaturbereich von T - 3,0 ≤ t ≤ T - 1,5 steigende Tendenz hat, so wird die Betriebsart in der gerade gegebenen Weise aufrecht erhalten. Dies macht es möglich, einen unkorrekten Wechsel der Betriebsart dann zu verhindern, wenn die Raumtemperatur sich in Richtung des Beobachtungsbereichs ändert.
Außerdem wird die Kühlphase oder die Heizphase über eine feste Zeitspanne nach dem Anhalten des Kompressors 1 beibehalten. Wenn der Betrieb erneut startet, nachdem die Klimaanlage oder der Kompressor ihren Betrieb durch Betätigen des Schalters 9 oder des Umschalters 10 eingestellt hatten, wird die zuvor eingestellte Betriebsart verwendet.
Bei dieser Ausführungsform sind der Temperaturbereich zwischen der Solltemperatur und der Obergrenze des Beobachtungsbereichs einerseits und der Temperaturbereich zwischen der Solltemperatur und der Untergrenze des Beobachtungsbereichs andererseits gleich groß, das heißt hier 1,5ºC, und die erste vorbestimmte Zeit sowie die zweite vorbestimmte Zeit sind ebenfalls einander gleich, das heißt sie betragen hier eine Stunde. Aus diesem Grund vereinfacht sich ein Programm für den Mikrocomputer, und deshalb können andere Steuerprogramme verbessert werden. Im Ergebnis verbessert sich die Regelbarkeit der gesamten Klimaanlage.
Es wurde oben das Beispiel beschrieben, bei dem aus dem Mittelwert der Änderungsgeschwindigkeit der Raumtemperatur vorhergesagt wurde, daß die Raumtemperatur eine ansteigende oder fallende Tendenz aufweist. Eine ansteigende oder fallende Tendenz der Raumtemperatur läßt sich allerdings auch auf der Grundlage der Änderungsgeschwindigkeit der Raumtemperatur, der Änderungsgeschwindigkeit der Raumtemperatur-Mittelwerte vorhersagen, oder man kann einen Vorhersagewert dadurch erhalten, daß man die Änderungsgeschwindigkeit auf die derzeitige Raumtemperatur addiert.
Wie oben erläutert, hat die vorliegende Erfindung die hervorragende Wirkung, daß aufgrund des Umstands, daß die Betriebsart nicht umgeschaltet wird, wenn vorausgesagt wird, daß die Raumtemperatur einen Wert in dem Beobachtungsbereich annehmen wird, die Klimatisierung derart geregelt werden kann, daß der Benutzer sich wohlfühlt.

Claims

1. Steuergerät für eine Klimaanlage mit einem Temperaturmessfühler (13) zur Bestimmung der Raumtemperatur des zu klimatisierenden Raumes, wobei der Raum so geheizt oder gekühlt wird, dass er eine gewünschte Temperatur annimmt,

- mit Mitteln (216, 226) für die Bestimmung einer Temperaturentwicklung in diesem Raum,

- mit einer Zeitmesseinheit (206, 214, 224) zur Bestimmung einer ersten Zeitspanne und einer zweiten Zeitspanne,

- mit einer Steuereinheit (134, 146), um eine Heizphase, in der der Raum beheizt wird, und eine Abkühlphase, in der der Raum gekühlt wird, so zu überwachen und zu steuern, dass die Raumtemperatur zur gewünschten Raumtemperatur (T) wird,

- mit einem ersten Überführungsmittel (210), welches in dem Fall, daß während der Heizphase die Raumtemperatur innerhalb eines ersten Temperaturbereichs liegt, der oberhalb einer oberen Grenze eines Temperaturbeobachtungsbereichs liegt, welcher die gewünschte Raumtemperatur beinhaltet, und die erste Zeitspanne vergangen ist, nur dann, wenn eine ansteigende Temperaturentwicklung vorliegt, die Heizphase in eine Kühlphase überführt, und

- mit einem zweiten Überführungsmittel (230), welches in dem Fall, dass während der Kühlphase die Raumtemperatur innerhalb eines zweiten Temperaturbereiches liegt, der unterhalb der unteren Grenze des Temperaturbeobachtungsbereiches liegt und die zweite Zeitspanne vergangen ist, nur dann, wenn eine abfallende Temperaturentwicklung vorliegt, die Kühlphase in eine Heizphase überführt.

2. Steuergerät für eine Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitmesseinheit (206, 214, 224) im Hinblick auf die erste Zeitspanne den Zeitraum, seitdem die Heizphase beendet ist, misst, wie sie auch im Hinblick auf die zweite Zeitspanne den Zeitraum misst, seit dem die Kühlphase beendet ist.

3. Steuergerät für eine Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitmesseinheit (206, 214, 224) im Hinblick auf die erste Zeitspanne den Zeitraum, seitdem die Heizphase beendet ist und die Raumtemperatur einen Wert innerhalb des ersten Temperaturbereiches eingenommen hat, misst, wie sie auch im Hinblick auf die zweite Zeitspanne den Zeitraum misst, seit dem die Kühlphase beendet ist und die Raumtemperatur einen Wert innerhalb des zweiten Temperaturbereiches eingenommen hat.

4. Steuergerät für eine Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturentwicklung des zu klimatisierenden Raumes auf der Basis der Veränderung der gemessenen Temperatur des Raumes bestimmt wird.

5. Steuergerät für eine Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturentwicklung des zu klimatisierenden Raumes auf der Basis einer Veränderung eines Temperaturmittelwertes des Raumes bestimmt wird.

6. Steuergerät für eine Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturentwicklung des zu klimatisierenden Raumes auf der Basis eines Mittelwertes der Veränderung der gemessenen Temperatur des Raumes bestimmt wird.

7. Steuergerät für eine Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturentwicklung des zu klimatisierenden Raumes auf der Basis eines vorhergesagten Temperaturwertes bestimmt wird, der durch Summation der Temperaturveränderung zu dem aktuellen Temperaturwert erhalten wird.

8. Steuergerät für eine Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die gewünschte Raumtemperatur so festgelegt ist, dass sie in der Mitte des beobachteten Temperaturbereichs liegt.

9. Steuergerät für eine Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zeitspanne und die zweite Zeitspanne gleichlang gewählt sind.

10. Steuergerät für eine Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Einheit zur Beibehaltung der Phase aufweist,

welche in einem Fall, in dem eine Heizphase vorliegt, die Raumtemperatur innerhalb des ersten Temperaturbereichs liegt, die erste Zeitspanne überschritten ist und die Temperaturentwicklung fallend ist, die Heizphase beibehält,

welche in einem Fall, in dem eine Kühlphase vorliegt, die Raumtemperatur innerhalb des zweiten Temperaturbereichs liegt, die zweite Zeitspanne überschritten ist und die Temperaturentwicklung steigend ist, die Kühlphase beibehält und

welche in einem Fall, in dem die Raumtemperatur innerhalb des beobachteten Bereichs liegt, die Kühl- und Heizphasen beibehält, wie sie sind.