JP2001004189A - 空気調和システムの制御装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 室内でデスクワークや勉強などを行う際に、
被空調領域内の作業者の疲労度合いに基づいて、この作
業者の疲労の蓄積を少なくさせ、または、回復させる温
熱環境を形成する空気調和システムを提供することを目
的としている。 【解決手段】 空気調和システム１が設置された室内に
おいて、室内の環境状態を検知する室内環境検知手段３
と、この室内における作業者の作業開始からの経過時間
と室内環境検知手段３の検知結果とに基づいて室内の作
業者の疲労度合いの蓄積を少なくする、または、回復す
るように空気調和システムを制御する制御手段とを備え
たものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、空気調和システ
ムの制御に関し、特に、デスクワークや学習等の作業を
行う環境の制御に関わるものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、空気調和システムは、室内を暑
くも寒くもない状態にするために運転されるものであ
り、室内温度を室内の作業者が設定する目標温度にすべ
く制御されるものである。従って、一般の空気調和シス
テムは被空気調和領域内の人の作業適合感（温度・照度
・音圧が要素となっているもの）及び疲労感を考慮して
制御を行ってはいない。

【０００３】しかし、自動車内に設置される空気調和シ
ステムは、例えば特開平０６−１０７０３２号公報に示
される様に、アクセル開度・ステアリング転舵角等の運
転パターンや走行距離などから疲労や眠気の度合いを推
定し、その運転者の疲労度合いに基づいて空調装置を眠
気を覚醒する方向に制御する方法が提案されている。ま
た、特開平０５−２４５１２２号公報に示される様に、
人体の疲労度を皮膚電位などの生理量を直接検出して、
その検出結果に基づいて人体の疲労回復効果を発揮させ
るべく、空気調和システムおよび芳香制御装置などで鎮
静効果を持つリフレッシュ刺激を発生させるものが提案
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような空気調和システムの構成では、一般的な被空調領
域内であるオフィスや教室、自宅部屋で居住者の疲労度
合いを推定することはできなかった。即ち、一般的な被
空調領域内では自動車内のようにアクセル等の疲労度合
いを推定する適当なツールがなく、また、被空調領域内
の居住者の皮膚に直接皮膚電位を検出する装置を取り付
けることはできない。また、上記の空気調和システムで
は被空気調和領域内の人の温冷感を考慮して空気調和シ
ステムを制御するものではなく、作業者の疲労の蓄積を
少なくさせ、または回復させる温熱環境を形成するまで
には至ってなかった。

【０００５】本発明はかかる課題を解決するためになさ
れたものであり、室内でデスクワークや勉強などを行う
際に、被空調領域内の作業者の疲労度合いに基づいて、
この作業者の疲労の蓄積を少なくさせ、または、回復さ
せる温熱環境を形成する空気調和システムを提供するこ
とを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、空気調和シス
テムが設置された室内の環境状態を検知する室内環境検
知手段と、前記室内環境検知手段の検知結果に基づいて
室内の人間の疲労度合いの蓄積を少なくするように前記
空気調和システムを制御する制御手段とを備えたもので
ある。

【０００７】また、本発明は、空気調和システムが設置
された室内の環境状態を検知する室内環境検知手段と、
該室内における人間の作業開始からの経過時間と前記室
内環境検知手段の検知結果とに基づいて室内の人間の疲
労度合いの蓄積を少なくするように前記空気調和システ
ムを制御する制御手段とを備えたものである。

【０００８】また、本発明は、空気調和システムが設置
された室内の環境状態を検知する室内環境検知手段と、
該室内における人間の作業開始からの経過時間と前記室
内環境検知手段の検知結果とから室内の人間の疲労度合
いを推測する疲労度合い推測手段と、この疲労度合い推
測手段により推測した人間の疲労度合いに基づき前記空
気調和システムを制御する制御手段とを備えたものであ
る。

【０００９】また、本発明は、前記疲労度合いの蓄積を
少なくするように前記空気調和システムを制御する制御
手段を、室内のＰＭＶ値を下げることとしたものであ
る。

【００１０】また、本発明は、前記疲労度合いを少なく
するように前記空気調和システムを制御する制御手段
を、室内の温度、湿度、または放射温度のうちの少なく
とも１つを下げることとしたものである。

【００１１】また、本発明は、前記疲労度合いを少なく
するように前記空気調和システムを制御する制御手段
を、室内の気流の風速を上げる、または、風向を変える
こととしたものである。

【００１２】また、本発明は、前記疲労度合いを少なく
するように前記空気調和システムを制御する制御手段
を、所定時における室内のＰＭＶ値とこのＰＭＶ値から
一定値だけ減じた値の間で往復制御するようにしたもの
である。

【００１３】また、本発明は、前記室内環境検知手段が
検知する室内の環境状態は温度、湿度、放射温度、及び
気流のうちの少なくとも１つ以上であるものである。

【００１４】また、本発明は、前記疲労度合い推測手段
により推測される室内の人間の疲労度合いを、該室内に
おける人間の作業開始からの経過時間と前記室内環境検
知手段の検知結果から算出したＰＭＶ値に基づいて推測
したものである。

【００１５】また、本発明は、前記空気調和システムを
制御する制御手段は、所定時間室内のＰＭＶ値を−０．
５〜−１．５にしたものである。

【００１６】また、本発明は、空気調和システムが設置
された室内の環境状態を検知し、該室内における人間の
作業開始からの経過時間と前記室内環境検知手段の検知
結果とから室内の人間の疲労度合いの蓄積を少なくする
ように前記空気調和システムを制御したものである。

【００１７】また、本発明は、空気調和システムが設置
された室内の環境状態を検知し、該室内における人間の
作業開始からの経過時間と前記室内環境の検知結果とか
ら室内の人間の疲労度合いを推測し、この推測した人間
の疲労度合いに基づき前記空気調和システムを制御した
ものである。

【００１８】さらに、本発明は、空気調和システムが設
置された室内の環境状態を検知し、該室内における温熱
環境状態を変数として室内の人間の作業適合感および疲
労度合いを推測し、この人間の作業適合感に適した温熱
環境と疲労度合いに適した温熱環境とが異なることに基
づき前記空気調和システムを制御したものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は本発明の実
施の形態１に係わる空気調和システムの制御信号の流れ
を示すブロック図、図２はこの空気調和システムの制御
動作を示すフローチャートである。図３，４，５は熱環
境、視環境、音環境をパラメータにした30条件以上の様
々な環境下で、１実験条件当たり１６人、のべ５００人
以上の被験者に作業負荷を与えたときの主観申告実験の
結果図である。

【００２０】図１において、１は室内の温熱環境等を制
御する空気調和システム、２は使用者と空気調和システ
ムとを繋ぎリモコンまたは操作パネルからなる入力手段
である。２ａは使用者が室内の目標室温を入力する目標
室温入力手段、２ｂは使用者が作業の開始を入力する作
業開始入力手段で、入力手段２はこの目標室温入力手段
２ａと作業開始入力手段２ｂからなる。３は温度センサ
３ａと湿度センサ３ｂから構成される室内環境検知手
段、４はこの空気調和システム１の運転等を制御し例え
ばマイコンからなる制御部、４’は予め行われた主観申
告実験結果等のデータを記憶させておくＲＯＭ等の記憶
装置、５は室内環境検知手段３の検知結果と記憶装置
４’に記憶されているデータに基づき室内のＰＭＶ（予
測平均申告：Ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ Ｍｅａｎ Ｖｏｔ
ｅ）値を算出するＰＭＶ算出手段、６は作業開始入力手
段２ｂから得られる作業時間とＰＭＶ算出手段５から得
られる室内のＰＭＶ値から作業者の疲労度合いを推定す
る疲労度合い推測手段、７は推定された疲労度合いから
この疲労を回復する様に室内のＰＭＶ値を変更するＰＭ
Ｖ変更手段、８はこのＰＭＶ変更手段７から得られる信
号により室内のＰＭＶ値を変更すべく目標室温や吹出方
向を変更する空気調和制御手段、９は空気調和制御手段
からの制御信号で運転する送風機・圧縮機等を備えたエ
アコン・加湿器・除湿器・換気装置等のハードな手段で
ある空気調和手段である。

【００２１】まず、ＰＭＶ（予測平均申告：Ｐｒｅｄｉ
ｃｔｅｄ Ｍｅａｎ Ｖｏｔｅ）値について以下に述べ
る。作業時における疲労や作業のしやすさの人間感覚
は、人をとりまく温熱環境（温度、湿度、気流、輻射）
・視環境（照度等）・音環境（音圧等）などの物理環境
要因から構成され、これら環境要因の組み合わせである
複合環境は、そこで働く人の作業適合感や疲労感に影響
を与える。ここで、このなかの温熱環境の快適性を温冷
感として数値で直接評価する指標としてデンマーク工科
大学Ｆａｎｇｅｒ教授によるＰＭＶ（予測平均申告：Ｐ
ｒｅｄｉｃｔｅｄ Ｍｅａｎ Ｖｏｔｅ）値がある。

【００２２】このＰＭＶ値は、人体の熱負荷と人間の温
冷感を結びつけたものであり、空気温度だけではなく放
射温度（輻射）、湿度、気流の空気環境側の要素と、活
動量、着衣量、平均皮膚温度等の人体側の要素により人
体に関する熱平衡式をたて、その式に人間が快適と感じ
るときの皮膚温度と発汗による放熱量の式を代入してえ
られた式であり、１９８４年にＩＳＯ−７７３０として
国際規格化された。上記の熱平衡式は、次式で与えられ
る。 （Ｍ−Ｗ）−Ｅｄ−Ｅｓ−Ｅｒｅ−Ｃｒｅ＝Ｋ＝Ｒ＋Ｃ ここで、 Ｍ ：代謝量 ［Ｗ／ｍ²］ Ｗ ：機械的仕事量 ［Ｗ／ｍ²］ Ｅｄ ：不感蒸泄量 ［Ｗ／ｍ²］ Ｅｓ ：皮膚表面よりの汗蒸発熱損失量 ［Ｗ／ｍ²］ Ｅｒｅ：呼吸による潜熱損失量 ［Ｗ／ｍ²］ Ｃｒｅ：呼吸による顕熱損失量 ［Ｗ／ｍ²］ Ｋ ：衣服を通る熱損失量 ［Ｗ／ｍ²］ Ｒ ：放射熱損失量 ［Ｗ／ｍ²］ Ｃ ：対流熱損失量 ［Ｗ／ｍ²］ である。

【００２３】この熱平衡式と１３００人の被験者実験に
基づいてＰＭＶ値は以下のように表せる。 ＰＭＶ＝（０．３０３ｅ^{― 0.036M}＋０．０２８） ×［（Ｍ−Ｗ）−Ｅｄ−Ｅｓ−Ｅｒｅ−Ｃｒｅ−Ｒ−Ｃ］ 上記式の変数はそれぞれ以下の式から求める。 Ｍ＝５８．１５×ＡＬ Ｅｄ＝３．０５×１０^{‐ 3}×（５７３３−６．９９（Ｍ−Ｗ）−Ｐａ） Ｅｓ＝０．４２（Ｍ−Ｗ−５８．１５） Ｅｒｅ＝１．７×１０^-5Ｍ（５８６７−Ｐａ） Ｃｒｅ＝０．００１４Ｍ（３４−ｔａ） Ｒ＝３．９６×１０^-8ｆｃｌ（（ｔｃｌ＋２７３）⁴―（ｔｒ＋２７３）⁴） Ｃ＝ｆｃｌ×ｈｃ（ｔｃｌ−ｔａ） 上記の各変数は、 ＡＬ ：活動量 ［ｍｅｔ］ Ｐａ ：水蒸気圧［Ｐａ］ ｔａ ：気温 ［℃］ ｆｃｌ：衣服を通る熱損失 ［Ｗ／ｍ²］ ｔｃｌ：着衣外表面温度 ［℃］ ｈｃ ：人体に対する対流熱伝達率 ［Ｗ／ｍ²・℃］ ｔｒ ：平均放射温度 ［℃］ である。

【００２４】上記式から明らかな様にＰＭＶ値は温度、
湿度、放射温度等の温冷感を数値で表しており、このＰ
ＭＶ値のスケールは、−３が「寒い」、−２が「涼し
い」、−１が「やや涼しい」、０が「暑くも寒くもな
い」、１が「やや暖かい」、２が「暖かい」、３が「暑
い」の様に温熱感覚に対応する。つまり、０が暑くも寒
くもない環境、プラス側が暑く感じ、マイナス側が寒く
感じる環境であることを示している。

【００２５】次に、このＰＭＶ値の具体的な算出方法に
ついて以下に述べる。室内環境検知手段３の温度センサ
３ａ・湿度センサ３ｂが検知した室内の温度（気温）ｔ
ａ、湿度ＲＨが制御部４に入力される。また、活動量Ａ
Ｌ、着衣量から求めることができる衣服を通る熱損失ｆ
ｃｌは制御部４に組み込まれた記憶装置４’に予め一般
的な値、例えばＡＬ＝１（ｍｅｔ）等を記憶させてお
く。また、着衣外表面温度ｔｃｌと人体に対する対流熱
伝達率ｈｃは、衣服を通る熱損失ｆｃｌと気温ｔａの値
より計算で求めることができ、平均放射温度ｔｒは室温
ｔａとほぼ等しいとして、温度（気温）ｔａをそのまま
平均放射温度ｔｒとして代用できる。

【００２６】従って、制御部４のＰＭＶ算出手段５は、
気温ｔａ、湿度ＲＨの入力があると、これらから水蒸気
圧Ｐａを算出し、記憶装置４’に予め記憶している活動
量ＡＬ、衣服を通る熱損失ｆｃｌと、これらから計算さ
れる着衣外表面温度ｔｃｌ、人体に対する対流熱伝達率
ｈｃとを上記ＰＭＶ算出式に代入して室内のＰＭＶ値を
算出する。

【００２７】次に、上記の様に構成されたこの空気調和
システムの制御動作の例を、図２のフローチャートを参
照して説明する。オフィスでデスクワーク等を行う作業
者が作業開始入力手段２ｂにより作業開始を入力すると
（ステップＳ１）、作業時間のカウントダウンを開始す
る（ステップＳ２）。また、このとき、作業者が目標室
温入力手段２ａにより好みの目標温度を入力すると目標
室温が設定（ステップＳ３）され、空気調和システム１
は室内温度を目標温度にすべく運転を開始する。

【００２８】目標室温が設定（ステップＳ３）される
と、制御部４は作業時間のカウントダウン中か否かを判
断する（ステップＳ４）。作業時間のカウントダウン中
でないと判断すれば（ステップＳ４のＮＯ）、通常の空
気調和システム同様、室温を目標室温にするためのみの
制御が行われ（ステップＳ５）、作業時間のカウントダ
ウン中であると判断すれば（ステップＳ４のＹＥＳ）、
デスクワーク等を行っている作業者の疲労度合いを推定
すべく疲労度合いの推測を行う（ステップＳ６）。この
疲労度合いの推測は、カウントされた作業時間及びＰＭ
Ｖ算出手段５から出力されるＰＭＶ値に基づいて疲労度
合い推測手段６で演算される。

【００２９】図３は、上述の主観申告実験において、疲
労感の尺度を１：体が疲れている〜５：どちらでもない
の評価値で、１〜３までを申告したものに対し、不満を
もっていると定義して作成し、疲労の溜まり具合即ち不
満率のパーセンテージ（％）を平面分布で示した実験結
果図である。この図より、作業時間の経過とともに疲労
感は徐々に増加し、不満率が増大するが、温度が高いと
きより低い方が不満率は少ないことがわかる。また、不
満率が高ければ高いほど疲労度合いが大きく、不満率が
少なければ疲労度合いは少なくなるので、この不満率が
平均的な人間の疲労度合いを示すものと考えることがで
きる。従って、例えば、この平面分布のデータを予め記
憶装置４’に入力しておけば、ＰＭＶ値と作業時間の入
力情報から、疲労度合い推測手段６は現在の作業状況で
作業者の疲労感の不満率が何％〜何％内であるかを判断
することができる。

【００３０】疲労度合いを推測すると（ステップＳ
６）、この推定される疲労度合いが所定の疲労量を超え
るか否かを判断する（ステップＳ７）。ここで、この所
定の疲労量は、上述の平面分布を用いて予め記憶装置
４’に設定値を記憶させておく。例えば、この平面分布
で不満率が３０％を超えるラインを所定の疲労量と設定
すれば、疲労度合い推測手段６で推定した作業者の疲労
度合いと不満率３０％である疲労量とが比較される。

【００３１】作業者の疲労度合いが所定の疲労量を超え
ない場合（ステップＳ７のＮＯ）には、通常の空気調和
制御を行う（ステップＳ５）。ここで図４は、横軸がＰ
ＭＶ値、縦軸が作業のしやすさを作業適合感という１〜
５の数値で表した上記実験の主観申告実験結果である。
この図において、作業適合感のピーク値はＰＭＶ値が中
立（ＰＭＶ＝０）となるところであり、暑くも寒くもな
い、すなわち作業者が望む室温において最も作業しやす
いと言える。従って、作業者の疲労が蓄積していない場
合、作業に最も適した環境は、室温を作業者が好む室温
である入力手段目標室温にするように空気調和システム
１の制御を行えばよいことがわかる。また、作業者が入
力した目標室温では、ＰＭＶが０とはならない場合に
は、ＰＭＶ＝０となるように空気調和制御手段８で補正
を行わせることもできる。

【００３２】また、作業者の疲労度合いが所定の疲労量
を超える場合（ステップＳ７のＹＥＳ）には、この疲労
感を回復するための空気調和制御を行う。ここで、図５
は横軸がＰＭＶ値、縦軸が疲労度合いを疲労感の１〜５
の評価値で表した上記実験での主観申告実験結果であ
る。この疲労感が少ない、つまり疲労していないピーク
値はＰＭＶ＝−０．８付近であり、−１（やや涼しい）
に近く、暑くも寒くもない状態よりも若干寒い環境であ
ることがわかる。このことは、作業に適合した温熱環境
と疲労を回復させる温熱環境は異なることを示し、作業
者が疲労感を感じている場合は、作業に適した環境より
もＰＭＶ値がマイナス側になるように空気調和システム
１の制御を行えばよいことがわかる。更により良くは、
ＰＭＶ＝−０．８程度になるように空気調和システムの
制御を行えば、作業者の疲労回復に大きく寄与すること
がわかる。即ち、室内の環境状態を変数として作業者の
作業適合感及び疲労感を求められるようにし、かつ、こ
の両者において最適とされる温熱状態が異なることを利
用すれば、作業または学習の効率を上げるとともに作業
者の疲労を回復することができる。

【００３３】ここで、このＰＭＶ値はつまり作業者が感
じる温冷感であり、体感温度という別の言葉でも表すこ
とができる。例えば、空気温度を変化させずに、作業者
に風をあてて室内の作業域のＰＭＶ値を変更させると、
その作業者の体感温度も変化する。ここで、最も疲労を
回復させる効果のある環境を形成するためには、室内の
ＰＭＶ値を−０．８にすればよく、また、作業者の体感
温度に換算すると暑くも寒くもない温度より約３［ｄｅ
ｇ］低い温度になる。

【００３４】従って、所定の疲労量を超える場合（ステ
ップＳ７のＹＥＳ）、ＰＭＶ値を−０．８にするように
空気調和システム１が運転される（ステップＳ８）。こ
こで、現在のＰＭＶ値はＰＭＶ算出手段５で刻々算出さ
れるが、室内温度及び湿度は刻々変化しているため、一
定値をとらないと考えられる。従って、ＰＭＶ変更手段
７は、現在のＰＭＶ値に関わらず、室内のＰＭＶ値を−
０．８にすべく空気調和制御手段８に信号を送り、空気
調和制御手段８は室内の温度及び湿度を変更するため空
気調和手段９に信号を送る。

【００３５】図６は例えば現在のＰＭＶ値が０である場
合に、ＰＭＶを−０．８に変更する方法である。図６の
（ａ）に示す様にステップ状にＰＭＶを変更させるべく
空気調和システム１を運転しても良く、図６の（ｂ）に
示す様に徐々にＰＭＶ値を調整すべく、過渡的にＰＭＶ
値を一定時間かけて−０．８にするように空気調和シス
テム１を制御しても良い。更に、図６の（ｃ）に示す様
に現在のＰＭＶ値とＰＭＶ＝−０．８の間を繰り返し往
復させて運転するものでも良い。

【００３６】本実施の形態では、活動量、着衣量を一定
と擬制しており、気流・空気温度・湿度・放射温度のみ
を空気調和手段９で変えることができる。従って、ＰＭ
Ｖ値を−０．８にするためには、室内の温度、湿度を変
化させる必要があり、例えば温度のみの変化の場合、空
気調和制御手段８は、既に設定されている目標温度から
３［ｄｅｇ］低い温度に目標室温を変更し、空気調和手
段９にその信号を出力する。また、室内温度及び湿度を
変化させて、室内のＰＭＶ値を−０．８にするように空
気調和手段９を制御しても良い。また、湿度のみを変化
させてＰＭＶ値を−０．８に変更しても良い。更に、空
気調和システム１が輻射パネル内に水またはブラインを
流過させて熱交換し、輻射パネルの輻射熱を利用して空
気調和を行う場合には、輻射温度を変更させてＰＭＶ値
を−０．８にすることも考えられる。

【００３７】図７は例えば、現在の温度がｔ［ｄｅｇ］
でありＰＭＶ＝０である場合に、温度をｔ［ｄｅｇ］か
ら３［ｄｅｇ］下げる方法である。つまり図６の場合と
同様に、図７の（ａ）に示す様にステップ状に温度を下
げるべく空気調和システム１を運転しても良く、図７の
（ｂ）に示す様に徐々に温度を調整すべく過渡的に一定
時間かけて温度を変化させても良い。更に、図７の
（ｃ）に示す様にｔ［ｄｅｇ］とｔ−３［ｄｅｇ］の間
を繰り返し往復させて運転するものでも良い。

【００３８】このＰＭＶ値を−０．８にする運転を所定
時間（約１２０秒）行った後は作業者の疲労が回復した
ものと判断し、疲労度合いをリセットする（ステップＳ
１０）とともに、作業時間のカウントダウンを新たに開
始する（ステップＳ１１）。その後、再び疲労度合いを
推定して（ステップＳ６）、推定した疲労度合いが所定
の疲労量を超えると（ステップＳ７のＹＥＳ）、再びＰ
ＭＶ値を−０．８にする制御を行う（ステップＳ８）。
この一連の制御即ち疲労感の評価を繰り返し、または、
経過時間毎に行うことで、空気調和システム１の被空調
領域内の作業者が疲労を感じなくなる作業時間が長くな
り、疲労を感じた場合でもこの疲労を回復させる温熱環
境を形成することができる。

【００３９】また、本実施の形態では、作業者が直接作
業開始入力手段２ｂにより作業開始を入力しているが、
本発明はこれに限られるものではなく、例えば本発明の
空気調和システム１がオフィスや学校で用いられる場合
には、作業が開始する時間を、勤務開始時刻・授業の開
始時刻から予め定めることができ、これを入力して記憶
装置４’に作業開始時間を記憶させておくこともでき、
毎日作業開始を入力する手間を省くことができる。

【００４０】実施の形態２．図８は本発明の実施の形態
２に係わる空気調和システムの制御信号の流れを示すブ
ロック図である。なお、実施の形態１と同一又は相当部
分には同じ符号を付し説明を省略する。図８において、
３ｃは人工網膜チップが組み込まれ画像を検出するとと
もに画像の処理をすることができるイメージセンサ、３
ｄは赤外線センサである。本実施の形態では、室内環境
検知手段３は、温度センサ３ａ、湿度センサ３ｂ、イメ
ージセンサ３ｃ、赤外線センサ３ｄから構成されてい
る。

【００４１】実施の形態１では、温度センサ３ａ、湿度
センサ３ｂから制御部４に入力される気温（室温）ｔ
ａ、平均放射温度ｔｒ、湿度ＲＨと、記憶装置４’に記
憶させた一般的な活動量ＡＬ、衣服を通る熱損失ｆｃｌ
とからＰＭＶ値を算出した。しかし、活動量ＡＬ、衣服
を通る熱損失ｆｃｌは、作業毎にそれぞれ異なり、また
作業者毎の個人差もあるものと考えられる。つまり、多
人数が存在するような大規模空間において均一的に空調
を行う場合は実施の形態１で説明したものが有効である
と考えられるが、小人数の空間あるいは個人の作業空間
を対象とした場合、その個人の作業空間のＰＭＶ値が重
要になる。そこで、本実施の形態では、室内環境検知手
段３にイメージセンサ３ｃ・赤外線センサ３ｄを設け
て、イメージセンサ３ｃで作業空間における人の位置を
検知し、その検知結果を演算処理して活動量ＡＬを算出
する。また、赤外線センサ３ｄから検出される熱画像等
の熱移動情報から衣服を通る熱損失ｆｃｌを算出し、こ
の熱損失ｆｃｌから着衣外表面温度ｔｃｌと人体に対す
る対流熱伝達率ｈｃを計算で求めるようにした。これら
すべての値を実施の形態１で説明したＰＭＶ算出式に代
入し、室内のＰＭＶ値を算出するようにしたので、作業
者がいる領域のＰＭＶ値即ち温冷感により対応した空気
調和システムの制御をすることができる。

【００４２】次に、上記の様に構成されたこの空気調和
システムの制御動作の例を、図２のフローチャートを参
照して説明する。基本的な動作は実施の形態１と同様で
あるので説明を省略する。

【００４３】本実施の形態では、活動量、空気温度、放
射温度（輻射）、気流、着衣量が室内環境検知手段３の
検知結果に基づいて変化する。これらの検知結果からＰ
ＭＶ算出手段でＰＭＶ値を算出し、この算出されたＰＭ
Ｖ値及びカウントされた作業時間から疲労度合い推測手
段６で作業者の疲労度合いを推測する（ステップＳ
６）。この作業者の疲労度合いが所定の疲労量を超える
と制御部４が判断した場合（ステップＳ７のＹＥＳ）、
ＰＭＶ値を−０．８にするように空気調和システム１が
運転される（ステップＳ８）。この、ＰＭＶ値を−０．
８に変更する手段は、本実施の形態では空気調和手段９
が室内の温・湿度を変化させて制御するのみではなく、
例えば、イメージセンサ３ｃが、被空調領域内の作業者
の位置を検出するので、その方向に吹出方向を変更し直
接その作業者に風を当ててその個人の温冷感を変化させ
ることができる。また、作業者の居住域を検出して、こ
の方向に吹出方向を変更する制御を行うこともできる。

【００４４】具体的にこの吹き出し方向の制御は、例え
ば予めモデル化された実験室（教室）の温熱環境解析を
行い、人間が存在する位置での温度分布及び気流の分布
に基づいて行うことができる。図９は、温熱環境解析に
用いられた７（ｍ）×７（ｍ）×天井高３（ｍ）の実験
室（教室）のモデル図である。また、図１１，図１２は
被験者周辺温度分布の解析結果図である。この実験室は
左右対象であり中央を対称面として吸音パネル及び机を
配置したものである。図１０は吹出風速３（ｍ／ｓ）、
吹出温度２７（℃）であり結果として床面温度は２２．
５（℃）となった。このときは右側と左側の人間で温度
差が生じ、右側の人間には風速０．２（ｍ／ｓ）以上の
足元気流が生じる。図１１は吹出風速２（ｍ／ｓ）、吹
出温度２６（℃）であり床面温度は２３．５（℃）とな
った。実験室内の人間の周辺には０．１５（ｍ／ｓ）を
超える気流は存在せず上下温度分布も１．０［ｄｅｇ］
以内に収まり、室内の温度・気流の均一状態が保たれて
いる。

【００４５】上記の解析結果より人間の周辺で風速０．
１５（ｍ／ｓ）以下であれば、人間は風を感じることが
なくその温冷感はあまり変わらず、作業者の周辺で風速
０．１５（ｍ／ｓ）以上の風を起こせば、作業者の温冷
感に影響を与えることができると考えられる。従って、
例えば、イメージセンサ３ｃが被空調領域内の作業者の
位置を検出した後、その方向に吹出方向を変更し直接そ
の作業者に吹出風速を例えば３（ｍ／ｓ）以上にして、
作業者の周辺で風速０．１５（ｍ／ｓ）以上の風を起こ
すことができれば、気流の変更によって作業者のＰＭＶ
値を変更させることが可能である。

【００４６】上記のようなＰＭＶ値を変更する運転を実
施の形態１と同様に所定時間（約１２０秒）行った後に
作業者の疲労が回復したものと判断し、疲労度合いをリ
セットする（ステップＳ１０）とともに、作業時間のカ
ウントダウンを開始する（ステップＳ１１）。その後、
再び疲労度合いを推定して（ステップＳ６）、推定した
疲労度合いが所定の疲労量を超えると（ステップＳ７の
ＹＥＳ）、ＰＭＶ値を−０．８にする制御を行う（ステ
ップＳ８）。実施の形態１同様にこの一連の制御即ち疲
労感の評価を繰り返し、または、経過時間毎に行うこと
で、空気調和システム１の被空調領域内の作業者が疲労
を感じなくなる作業時間が長くなり、疲労を感じた場合
でもこの疲労を回復させる温熱環境を形成することがで
きる。

【００４７】実施の形態３．図１２は本発明の実施の形
態３に係わる空気調和システムの制御信号の流れを示す
ブロック図である。なお、実施の形態１と同一又は相当
部分には同じ符号を付し説明を省略する。図１２におい
て、２ｃは着衣量を入力する着衣量入力手段、２ｄは性
別を入力する性別入力手段である。入力手段２は、目標
室温入力手段２ａ、作業開始入力手段２ｂ、着衣量入力
手段２ｃ、性別入力手段２ｄから構成されている。

【００４８】実施の形態１では、温度センサ３ａ、湿度
センサ３ｂから制御部４に入力される気温（室温）ｔ
ａ、平均放射温度ｔｒ、湿度ＲＨと、記憶装置４’に記
憶させた一般的な活動量ＡＬ、衣服を通る熱損失ｆｃｌ
とからＰＭＶ値を算出した。しかし、衣服を通る熱損失
ｆｃｌは被空調領域内の着衣量毎にそれぞれ異なるもの
と考えられる。つまり、多人数が存在するような大規模
空間において均一的に空調を行う場合は実施の形態１で
説明したものが有効であると考えられるが、小人数の空
間あるいは個人の作業空間を対象とした場合、その個人
の着衣量を入力することでより正確にＰＭＶ値を算出す
ることができる。そこで、本実施の形態では、入力手段
２に着衣量入力手段２ｃを設けて、作業者が着衣量を入
力することにより、この信号が制御部４に入力されて、
衣服を通る熱損失ｆｃｌ、着衣外表面温度ｔｃｌを計算
しＰＭＶ値を算出するようにした。

【００４９】また、温冷感（ＰＭＶ値）は男性・女性の
別（性差）により異なると考えられる。男性よりも女性
の方が敏感であり、快適と感じる体感温度範囲が狭く、
女性の温冷感１℃くらいの幅は男性の５℃くらいの幅に
相当すると考えられる。つまり作業がやり易く快適と感
じる体感温度が男性は２０〜２５℃くらいに対して、女
性は２４〜２５℃くらいである。従って、例えば、被空
気調和領域内に女性又は男性しかいない場合、性別入力
手段２ｄで、男性・女性を入力することで、例えば女性
の場合は快適と感じる体感温度範囲が狭いことを考慮し
て不満率２０％を超えたらＰＭＶを−０．８にするとい
うように空気調和制御手段８の制御方法を変更させるこ
とができる。

【００５０】実施の形態４．図１３は本発明の実施の形
態４に係わる空気調和システムの制御信号の流れを示す
ブロック図である。なお、実施の形態１と同一又は相当
部分には同じ符号を付し説明を省略する。実施の形態１
では、目標とするＰＭＶ値を変更する空気調和制御によ
って被空調領域内の作業者の疲労を回復させているが、
温熱環境のみの環境変化で作業者の疲労を回復させるの
とは別に、本実施の形態では作業者自身に休息を促す警
告手段１０を備えたものである。従って、作業者の疲労
が所定の疲労量を超えた場合（図２のステップＳ７のＹ
ＥＳ）、ＰＭＶ値を−０．８にする空気調和制御を行う
とともに警告手段１０で作業者に所定の疲労量を超えて
いることを知らせる警告を行う。この警告は、具体的に
はランプを点灯させる、または、ブザーを鳴らす等で作
業者の視覚または聴覚に訴えることで行う。

【００５１】

【発明の効果】以上の発明から明らかなように本発明に
係わる空気調和システムの制御装置は、空気調和システ
ムが設置された室内の環境状態を検知する室内環境検知
手段と、前記室内環境検知手段の検知結果に基づいて室
内の人間の疲労度合いの蓄積を少なくするように前記空
気調和システムを制御する制御手段とを備えたものであ
る。この結果、室内でデスクワークや勉強などを行う際
に、この作業者の疲労の蓄積を少なくさせ、または、回
復させる温熱環境を形成する空気調和システムの制御装
置を提供することができる。

【００５２】また、本発明に係わる空気調和システムの
制御装置は、空気調和システムが設置された室内の環境
状態を検知する室内環境検知手段と、該室内における人
間の作業開始からの経過時間と前記室内環境検知手段の
検知結果とに基づいて室内の人間の疲労度合いの蓄積を
少なくするように前記空気調和システムを制御する制御
手段とを備えたものである。この結果、室内でデスクワ
ークや勉強などを行う際に、被空調領域内の作業者の疲
労度合いをこの作業者の温冷感及び作業時間に基づい
て、この作業者の疲労の蓄積を少なくさせ、または、回
復させる温熱環境を形成する空気調和システムの制御装
置を提供することができる。

【００５３】また、本発明に係わる空気調和システム
は、空気調和システムが設置された室内の環境状態を検
知する室内環境検知手段と、該室内における人間の作業
開始からの経過時間と前記室内環境検知手段の検知結果
とから室内の人間の疲労度合いを推測する疲労度合い推
測手段と、この疲労度合い推測手段により推測した人間
の疲労度合いに基づき前記空気調和システムを制御する
制御手段とを備えたものである。この結果、室内でデス
クワークや勉強などを行う際に、被空調領域内の作業者
の疲労度合いをこの作業者の温冷感及び作業時間から推
定し、この推定した疲労度合いに基づいて、この作業者
の温冷感及び作業時間に基づいて、この作業者の疲労の
蓄積を少なくさせ、または、回復させる温熱環境を形成
する空気調和システムの制御装置を提供することができ
る。

【００５４】また、本発明に係わる空気調和システム
は、前記疲労度合いの蓄積を少なくするように前記空気
調和システムを制御する制御手段を、室内のＰＭＶ値を
下げることとしたものである。この結果、室内でデスク
ワークや勉強などを行う際に、被空調領域内の作業者の
疲労度合いに基づいて、この作業者の疲労の蓄積を少な
くさせ、または、回復させる温熱環境を形成する空気調
和システムの制御装置を提供することができる。

【００５５】また、本発明に係わる空気調和システム
は、前記疲労度合いを少なくするように前記空気調和シ
ステムを制御する制御手段を、室内の温度、湿度、また
は放射温度のうちの少なくとも１つを下げることとした
ものである。この結果、室内でデスクワークや勉強など
を行う際に、被空調領域内の作業者の疲労度合いに基づ
いて、この作業者の疲労の蓄積を少なくさせ、または、
回復させる温熱環境を形成する空気調和システムの制御
装置を提供することができる。

【００５６】また、本発明に係わる空気調和システム
は、前記疲労度合いを少なくするように前記空気調和シ
ステムを制御する制御手段を、室内の気流の風速を上げ
る、または、風向を変えることとしたものである。この
結果、室内でデスクワークや勉強などを行う際に、被空
調領域内の作業者の疲労度合いに基づいて、この作業者
の疲労の蓄積を少なくさせ、または、回復させる温熱環
境を形成する空気調和システムの制御装置を提供するこ
とができる。

【００５７】また、本発明に係わる空気調和システム
は、前記疲労度合いを少なくするように前記空気調和シ
ステムを制御する制御手段を、所定時における室内のＰ
ＭＶ値とこのＰＭＶ値から一定値だけ減じた値の間で往
復制御するようにしたものである。この結果、室内でデ
スクワークや勉強などを行う際に、被空調領域内の作業
者の疲労度合いに基づいて、この作業者の疲労の蓄積を
少なくさせ、または、回復させる温熱環境を形成する空
気調和システムの制御装置を提供することができる。

【００５８】また、本発明に係わる空気調和システム
は、前記室内環境検知手段が検知する室内の環境状態は
温度、湿度、放射温度、及び気流のうちの少なくとも１
つ以上であるものである。この結果、室内でデスクワー
クや勉強などを行う際に、被空調領域内の作業者の疲労
度合いに基づいて、この作業者の疲労の蓄積を少なくさ
せ、または、回復させる温熱環境を形成する空気調和シ
ステムの制御装置を提供することができる。

【００５９】また、本発明に係わる空気調和システム
は、前記疲労度合い推測手段により推測される室内の人
間の疲労度合いを、該室内における人間の作業開始から
の経過時間と前記室内環境検知手段の検知結果から算出
したＰＭＶ値に基づいて推測したものである。この結
果、室内でデスクワークや勉強などを行う際に、被空調
領域内の作業者の疲労度合いを室内のＰＭＶ値及び作業
者の作業時間から推定し、この推定した疲労度合いに基
づいて、この作業者の疲労の蓄積を少なくさせ、また
は、回復させる温熱環境を形成する空気調和システムの
制御装置を提供することができる。

【００６０】また、本発明に係わる空気調和システム
は、前記空気調和システムを制御する制御手段は、所定
時間室内のＰＭＶ値を−０．５〜−１．５にしたもので
ある。この結果、室内でデスクワークや勉強などを行う
際に、被空調領域内の作業者の疲労度合いを室内のＰＭ
Ｖ値及び作業者の作業時間から推定し、この推定した疲
労度合いに基づいて、この作業者の疲労の蓄積を少なく
させ、または、回復させるために所定時間室内のＰＭＶ
値をマイナス側に変更制御する空気調和システムの制御
装置を提供することができる。

【００６１】また、本発明に係わる空気調和システム
は、空気調和システムが設置された室内の環境状態を検
知し、該室内における人間の作業開始からの経過時間と
前記室内環境検知手段の検知結果とから室内の人間の疲
労度合いの蓄積を少なくするように前記空気調和システ
ムを制御したものである。この結果、室内でデスクワー
クや勉強などを行う際に、被空調領域内の作業者の疲労
度合いをこの作業者の温冷感及び作業時間に基づいて、
この作業者の疲労の蓄積を少なくさせ、または、回復さ
せる温熱環境を形成することができる。

【００６２】また、本発明に係わる空気調和システム
は、空気調和システムが設置された室内の環境状態を検
知し、該室内における人間の作業開始からの経過時間と
前記室内環境の検知結果とから室内の人間の疲労度合い
を推測し、この推測した人間の疲労度合いに基づき前記
空気調和システムを制御したものである。この結果、室
内でデスクワークや勉強などを行う際に、被空調領域内
の作業者の疲労度合いをこの作業者の温冷感及び作業時
間に基づいて、この作業者の疲労の蓄積を少なくさせ、
または、回復させる温熱環境を形成することができる。

【００６３】さらに、本発明に係わる空気調和システム
は、空気調和システムが設置された室内の環境状態を検
知し、該室内における温熱環境状態を変数として室内の
人間の作業適合感および疲労度合いを推測し、この人間
の作業適合感に適した温熱環境と疲労度合いに適した温
熱環境とが異なることに基づき前記空気調和システムを
制御したものである。この結果、室内でデスクワークや
勉強などを行う際に、被空調領域内の作業者の疲労度合
いをこの作業者の温冷感及び作業時間から推定し、この
推定した疲労度合いに基づいて、この作業者の疲労の蓄
積を少なくさせるとともに作業・学習効率を向上させる
温熱環境を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施形態１の構成を示す空気調和
システムの制御信号の流れを示すブロック図である。

【図２】 この発明の実施形態１の構成を示す空気調和
システムの制御動作を示すフローチャートである。

【図３】 この発明の実施形態１に係わる疲労感の不満
率を表した実験結果である。

【図４】 この発明の実施形態１に係わる温熱環境と作
業のしやすさとの関係を表した実験結果である。

【図５】 この発明の実施形態１に係わる温熱環境と疲
労度合いとの関係を表す実験結果である。

【図６】 この発明の実施形態１の構成を示すＰＭＶ値
の変更動作を示すタイミングチャートである。

【図７】 この発明の実施形態１の構成を示す温度の変
更動作を示すタイミングチャートである。

【図８】 この発明の実施形態２の構成を示す空気調和
システムの制御動作を示すブロック図である。

【図９】 この発明の実施形態２に係わる７（ｍ）×７
（ｍ）×天井高３（ｍ）の実験室（教室）のモデル図で
ある。

【図１０】 この発明の実施形態２に係わる被験者周辺
温度分布の解析結果図である。

【図１１】 この発明の実施形態２に係わる被験者周辺
温度分布の解析結果図である。

【図１２】 この発明の実施形態３の構成を示す空気調
和システムの制御動作を示すブロック図である。

【図１３】 この発明の実施形態４の構成を示す空気調
和システムの制御動作を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ 空気調和システム、 ２ 入力手段、 ２ａ 目標
室温入力手段、 ２ｂ作業開始入力手段、 ２ｃ 着衣
量入力手段、 ２ｄ 性別入力手段、 ３室内環境検知
手段、 ３ａ 温度センサ、 ３ｂ 湿度センサ、 ３
ｃ イメージセンサ、 ３ｄ 赤外線センサ、 ４ 制
御部、 ４’ 記憶装置、 ５ ＰＭＶ算出手段、 ６
疲労度合い推測手段、 ７ ＰＭＶ変更手段、 ８
空気調和制御手段、 ９ 空気調和手段、 １０ 警告
手段。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空気調和システムが設置された室内の環
   境状態を検知する室内環境検知手段と、前記室内環境検
   知手段の検知結果に基づいて室内の人間の疲労度合いの
   蓄積を少なくするように前記空気調和システムを制御す
   る制御手段とを備えたことを特徴とする空気調和システ
   ムの制御装置。
2. 【請求項２】 空気調和システムが設置された室内の環
   境状態を検知する室内環境検知手段と、該室内における
   人間の作業開始からの経過時間と前記室内環境検知手段
   の検知結果とに基づいて室内の人間の疲労度合いの蓄積
   を少なくするように前記空気調和システムを制御する制
   御手段とを備えたことを特徴とする空気調和システムの
   制御装置。
3. 【請求項３】 空気調和システムが設置された室内の環
   境状態を検知する室内環境検知手段と、該室内における
   人間の作業開始からの経過時間と前記室内環境検知手段
   の検知結果とから室内の人間の疲労度合いを推測する疲
   労度合い推測手段と、この疲労度合い推測手段により推
   測した人間の疲労度合いに基づき前記空気調和システム
   を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする空気調
   和システムの制御装置。
4. 【請求項４】 前記疲労度合いの蓄積を少なくするよう
   に前記空気調和システムを制御する制御手段は、室内の
   ＰＭＶ値を下げるようにしたことを特徴とする請求項１
   〜３記載の空気調和システムの制御装置。
5. 【請求項５】 前記疲労度合いを少なくするように前記
   空気調和システムを制御する制御手段は、室内の温度、
   湿度、または放射温度のうちの少なくとも１つを下げる
   ようにしたことを特徴とする請求項１〜３記載の空気調
   和システムの制御装置。
6. 【請求項６】 前記疲労度合いを少なくするように前記
   空気調和システムを制御する制御手段は、室内の気流の
   風速を上げる、または、風向を変えるようにしたことを
   特徴とする請求項１〜３記載の空気調和システムの制御
   装置。
7. 【請求項７】 前記疲労度合いを少なくするように前記
   空気調和システムを制御する制御手段は、所定時におけ
   る室内のＰＭＶ値とこのＰＭＶ値から一定値だけ減じた
   値の間で往復制御することを特徴とする請求項１〜３記
   載の空気調和システムの制御装置。
8. 【請求項８】 前記室内環境検知手段が検知する室内の
   環境状態は温度、湿度、放射温度、及び気流のうちの少
   なくとも１つ以上であることを特徴とする請求項１〜７
   記載の空気調和システムの制御装置。
9. 【請求項９】 前記疲労度合い推測手段により推測され
   る室内の人間の疲労度合いは、該室内における人間の作
   業開始からの経過時間と前記室内環境検知手段の検知結
   果から算出したＰＭＶ値に基づいて推測したことを特徴
   とする請求項３記載の空気調和システムの制御装置。
10. 【請求項１０】 前記空気調和システムを制御する制御
    手段は、所定時間室内のＰＭＶ値を−０．５〜−１．５
    にすることを特徴とする請求項４または９記載の空気調
    和システムの制御装置。
11. 【請求項１１】 空気調和システムが設置された室内の
    環境状態を検知し、該室内における人間の作業開始から
    の経過時間と前記室内環境検知手段の検知結果とから室
    内の人間の疲労度合いの蓄積を少なくするように前記空
    気調和システムを制御することを特徴とする空気調和シ
    ステムの制御方法。
12. 【請求項１２】 空気調和システムが設置された室内の
    環境状態を検知し、該室内における人間の作業開始から
    の経過時間と前記室内環境の検知結果とから室内の人間
    の疲労度合いを推測し、この推測した人間の疲労度合い
    に基づき前記空気調和システムを制御したことを特徴と
    する空気調和システムの制御方法。
13. 【請求項１３】 空気調和システムが設置された室内の
    環境状態を検知し、該室内における温熱環境状態を変数
    として室内の人間の作業適合感および疲労度合いを推測
    し、この人間の作業適合感に適した温熱環境と疲労度合
    いに適した温熱環境とが異なることに基づき前記空気調
    和システムを制御したことを特徴とする空気調和システ
    ムの制御装置。