JP2002195625A - 空調制御装置 - Google Patents

空調制御装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 室内の任意の目標位置における温度を簡易に
かつ精度良く調節することができる空調制御装置を提供
する。 【解決手段】 空調制御装置3は、室内5の所定の目標
位置における推定室温を算出する室温推定装置1と、室
温推定装置1により算出された所定の目標位置における
推定室温が所定の設定室温と一致するように空調機4を
制御する空調コントローラ2とを備えている。このう
ち、室温推定装置1は、給気温度センサ6によって計測
された給気温度と、室内5の温度に関連して室内温度セ
ンサ7および還気温度センサ8によって計測される室内
センサ温度および還気温度と、外気温度センサ9によっ
て計測された外気温度とを入力とし、所定の演算手法に
より、室内5の所定の目標位置における推定室温を算出
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、空調制御装置に係
り、とりわけ、室内の任意の目標位置における温度を簡
易にかつ精度良く調節することができる空調制御装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来の空調制御装置においては、室内に
設置された室内温度センサや、空調機の還気側に設置さ
れた還気温度センサ等の各種の温度センサによって温度
を計測し、このようにして計測された温度が所定の設定
温度となるように空調機を制御することにより、室内の
温度を調節している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の空調制御装置では、空調による温度むら等の影
響により、温度センサによって計測された温度が調節を
行いたい目標位置における温度と一致しているとは限ら
ない。このため、従来においては、室内の任意の目標位
置における温度を精度良く調節することが困難であっ
た。
【0004】本発明はこのような点を考慮してなされた
ものであり、室内の任意の目標位置における温度を簡易
にかつ精度良く調節することができる空調制御装置を提
供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、空調機の給気
温度と、前記空調機により空調が行われる室内の温度に
関連して温度センサによって計測される室内関連温度と
を入力とし、所定の演算手法により、前記室内の所定の
目標位置における推定室温を算出する室温推定装置と、
前記室温推定装置により算出された前記所定の目標位置
における推定室温が所定の設定室温と一致するように前
記空調機を制御する空調コントローラとを備えたことを
特徴とする空調制御装置を提供する。
【0006】なお、本発明において、前記室温推定装置
は、前記室内関連温度として、前記室内の少なくとも1
箇所に設置された室内温度センサによって計測される室
内センサ温度を用いることが好ましい。また、前記室温
推定装置は、前記室内関連温度として、前記空調機の還
気側に設置された還気温度センサによって計測される空
調機の還気温度を用いることが好ましい。さらに、前記
室温推定装置は、前記給気温度および前記室内関連温度
に加えて、外気温度を入力とし、所定の演算手法によ
り、前記室内の所定の目標位置における推定室温を算出
することが好ましい。
【0007】また、本発明において、前記室温推定装置
は、線形回帰モデルによって表現された動特性モデルに
基づいて、前記所定の目標位置における推定室温を算出
することが好ましい。また、前記室温推定装置は、線形
回帰モデルによって表現された動特性モデルに基づい
て、前記所定の目標位置における1次推定室温と、前記
温度センサの推定センサ温度とを算出し、前記1次推定
室温に対して、前記推定センサ温度と前記温度センサの
実際の計測値との差を加えることにより、前記所定の目
標位置における最終的な推定室温を算出することが好ま
しい。さらに、前記室温推定装置は、状態方程式によっ
て表現された動特性モデルを用いたオブザーバに基づい
て、前記所定の目標位置における推定室温を算出するこ
とが好ましい。さらにまた、前記室温推定装置は、ニュ
ーラルネットワークやファジィ推論手法等に基づいて、
前記所定の目標位置における推定室温を算出することが
好ましい。
【0008】本発明によれば、室内の温度センサの設け
られていない位置であっても当該位置での室温を適切に
推定することができるので、室内の任意の目標位置にお
ける温度を簡易にかつ精度良く調節することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図1は本発明による空調制
御装置の一実施の形態を説明するための図である。図1
に示すように、空調制御装置3は、空調機4により室内
5の空調(冷暖房)を行う空調制御システムに組み込ま
れて用いられる。
【0010】図1に示す空調制御システムにおいて、空
調機4に外気取込ダクト10cを介して取り込まれた外
気は、空調機4にてその温度および湿度等が調整された
後、給気ダクト10aを介して室内5に供給されるよう
になっている。また、室内5の空気は、還気ダクト10
bを介して外部に排出されるようになっている。なお、
給気ダクト10a内には給気温度センサ6が設置され、
還気ダクト10b内には還気温度センサ8が設置されて
いる。さらに、室内5の少なくとも1箇所には室内温度
センサ7が設置されている。さらにまた、外気取込ダク
ト10c内には外気温度センサ9が設置されている。
【0011】ここで、空調制御装置3は、室内5の所定
の目標位置における推定室温を算出する室温推定装置1
と、室温推定装置1により算出された所定の目標位置に
おける推定室温が所定の設定室温と一致するように空調
機4を制御する空調コントローラ2とを備えている。こ
のうち、室温推定装置1は、給気温度センサ6によって
計測された給気温度と、室内5の温度に関連して室内温
度センサ7および還気温度センサ8によって計測される
室内センサ温度および還気温度(室内関連温度)と、外
気温度センサ9によって計測された外気温度とを入力と
し、所定の演算手法により、室内5の所定の目標位置に
おける推定室温を算出する。
【0012】次に、図1および図2により、このような
構成からなる本実施の形態の作用について説明する。な
お、図2は図1に示す空調制御装置3で用いられる室温
推定装置1の一例を示すブロック図である。
【0013】図1に示すように、まず、室温推定装置1
により、室内5の調節を行いたい所定の目標位置におけ
る推定室温を算出する。
【0014】具体的には、図2に示す室温推定装置1に
おいて、まず、給気温度センサ6、還気温度センサ8お
よび外気温度センサ9によって計測された給気温度、還
気温度および外気温度に基づいて、温度データとして、
それぞれの温度とそれに対応する初期データ(初期温度
データ14のうち給気温度、還気温度および外気温度の
それぞれに対応する初期データ)との間の偏差u
(t),u(t),u(t)を算出する。ここで、u
(t),u(t),u(t)はそれぞれ、給気温度、還気
温度および外気温度に関する偏差である。
【0015】次に、このようにして算出された偏差u
(t),u(t),u(t)に基づいて、ターゲット室温モ
デル部11により、室内5の所定の目標位置における1
次推定室温y(t)を算出し、また室内センサ温度モデ
ル部12により、室内温度センサ7の設置位置における
推定センサ温度y(t)を算出する。
【0016】ここで、ターゲット室温モデル部11およ
び室内センサ温度モデル部12はそれぞれ、次式(1)
(2)に示すような線形回帰モデルによって表現され
る。
【0017】
【数1】 なお、a ,b ,b ,b およびa
,b ,b はそれぞれ、ターゲット室温モ
デル部11および室内センサ温度モデル部12における
線形回帰モデルのパラメータであり、事前の実験や計算
機シミュレーション等によって得られた時系列データを
最小二乗法等によってフィッティングすることにより算
出することができる。
【0018】その後、室内センサ温度モデル部12によ
り算出された推定センサ温度y(t)と室内温度センサ
7によって計測された実際の室内センサ温度との差(x
(t))を算出するとともに、この値をフィルタ13に
よってフィルタ処理する。なおこのとき、室内温度セン
サ7によって計測された実際の室内センサ温度として
は、室内センサ7によって計測された室内センサ温度と
それに対応する初期データ(初期温度データ14のうち
室内センサ温度に対応する初期データ)との間の偏差が
用いられる。
【0019】次式(3)はフィルタ13によるフィルタ
処理を示すものである。
【0020】
【数2】 なお、上式(3)において、a ,b はフィルタ
のパラメータである。
【0021】そして、このようなフィルタ処理により得
られた値(y(t))を、ターゲット室温モデル部11
により算出された1次推定室温y(t)に対して加える
ことにより、所定の目標位置における最終的な推定室温
を算出する。なおこのとき、ターゲット室温モデル部1
1、室内センサ温度モデル部12およびフィルタ13に
おける処理では、温度データとして、計測された給気温
度、室内センサ温度、還気温度および外気温度とそれに
対応する初期データとの間の偏差を用いているので、最
終的に空調コントローラ2に対して推定室温を出力する
ときには、初期温度データ14のうち室内センサ温度に
関する初期データが加えられる。
【0022】そして最終的に、空調コントローラ2によ
り、室温推定装置1により算出された所定の目標位置に
おける推定室温が所定の設定室温と一致するように空調
機4を制御する。
【0023】このように本実施の形態によれば、室内5
の温度センサの設けられていない位置であっても当該位
置での室温を適切に推定することができるので、室内5
の任意の目標位置における温度を簡易にかつ精度良く調
節することができる。
【0024】なお、上述した実施の形態において、図2
に示す室温推定装置1の構成としては任意のものを用い
ることができ、例えば、図3に示すような単一の室温推
定モデル部15を備えた構成としてもよい。図3に示す
室温推定モデル部15は、例えば、次式(4)に示すよ
うな線形回帰モデル(動特性モデル)によって表現され
る。
【0025】
【数3】 なお、上式(4)において、y(t)は室内5の所定の
目標位置における推定室温であり、u(t),u(t),
(t),u(t)はそれぞれ、給気温度、還気温度、外
気温度および室内センサ温度と、それに対応する初期デ
ータとの間の偏差である。また、a,b,b
,bは、線形回帰モデルのパラメータであり、事
前の実験や計算機シミュレーション等によって得られた
時系列データを最小二乗法等によってフィッティングす
ることにより算出することができる。
【0026】また、上述した実施の形態においては、室
温推定装置1により、線形回帰モデルによって表現され
る動特性モデルに基づいて、室内5の所定の目標位置に
おける推定室温を算出しているが、これに限らず、図4
に示すように、状態方程式によって表現される動特性モ
デルを用いた外乱除去オブザーバに基づいて、所定の目
標位置における推定室温を算出するようにしてもよい。
【0027】具体的には、室内5における温度の変化を
次式(5)(6)に示すような状態方程式(動特性モデ
ル)によって表現する。
【0028】
【数4】 なお、上式(5)において、y(t)は室内温度センサ
7の設置位置における室内センサ温度であり、u
(t),u(t),u(t)はそれぞれ、給気温度、還気
温度および外気温度と、それに対応する初期データとの
間の偏差である。さらに、a11,a12,a21,a
22,B,B,n,nは、状態方程式のパラメ
ータであり、事前の実験や計算機シミュレーション等に
よって得られた時系列データを最小二乗法等によってフ
ィッティングすることにより算出することができる。
【0029】上式(5)(6)に示す状態方程式(動特
性モデル)に基づいて、次式(7)(8)に示すような
外乱除去オブザーバを構成し、その出力結果に基づい
て、室内5の所定の目標位置における推定室温を算出す
る。なお、図4は次式(7)(8)に対応する外乱除去
オブザーバの構成を示す図である。なお、オブザーバの
基本的な原理および手法については既に広く知られてい
る(例えば文献(岩井他、『オブザーバ』、第6章、コ
ロナ社)等参照)。
【0030】
【数5】 なお、上式(7)(8)のパラメータは次式(9)乃至
(14)のとおりである。
【0031】
【数6】 なお、線形回帰モデルや状態方程式といった動特性モデ
ルに基づいて、室内5の所定の目標位置における推定室
温を算出する方法に限らず、図5に示すように、ニュー
ラルネットワークに基づいて、所定の目標位置における
推定室温を算出してもよく、さらに、ファジィ推論手法
に基づいて、所定の目標位置における推定室温を算出し
てもよい。
【0032】なお、上述した実施の形態においては、給
気温度として給気温度センサ6による計測値を用い、ま
た外気温度として外気温度センサ9による計測値を用い
ているが、これに限らず、ユーザ等により入力器等を介
して設定された設定値を用いるようにしてもよい。
【0033】また、上述した実施の形態においては、室
内関連温度として、室内温度センサ7によって計測され
る室内センサ温度、および還気温度センサ8によって計
測される還気温度を用いているが、このうちの一方の温
度のみを用いることも可能である。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、室
内の温度センサの設けられていない位置であっても当該
位置での室温を適切に推定することができるので、室内
の任意の目標位置における温度を簡易にかつ精度良く調
節することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による空調制御装置の一実施の形態を説
明するための図。
【図2】図1に示す空調制御装置で用いられる室温推定
装置の一例を示すブロック図。
【図3】図1に示す空調制御装置で用いられる室温推定
装置の他の例を示すブロック図。
【図4】図1に示す空調制御装置で用いられる室温推定
装置のさらに他の例を示すブロック図。
【図5】図1に示す空調制御装置で用いられる室温推定
装置のさらに他の例を示すブロック図。
【符号の説明】
1 室温推定装置 2 空調コントローラ 3 空調制御装置 4 空調機 5 室内 6 給気温度センサ 7 室内温度センサ 8 還気温度センサ 9 外気温度センサ 10a 給気ダクト 10b 還気ダクト 10c 外気取込ダクト 11 ターゲット室温モデル部 12 室内センサ温度モデル部 13 フィルタ 14 初期温度データ 15 室温推定モデル部
フロントページの続き (72)発明者 高 木 康 夫 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東芝 府中事業所内 (72)発明者 花 田 雄 一 東京都港区芝浦一丁目1番1号 株式会社 東芝本社事務所内 Fターム(参考) 3L060 AA06 CC02 CC03 DD02 EE00

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】空調機の給気温度と、前記空調機により空
    調が行われる室内の温度に関連して温度センサによって
    計測される室内関連温度とを入力とし、所定の演算手法
    により、前記室内の所定の目標位置における推定室温を
    算出する室温推定装置と、 前記室温推定装置により算出された前記所定の目標位置
    における推定室温が所定の設定室温と一致するように前
    記空調機を制御する空調コントローラとを備えたことを
    特徴とする空調制御装置。
  2. 【請求項2】前記室温推定装置は、前記室内関連温度と
    して、前記室内の少なくとも1箇所に設置された室内温
    度センサによって計測される室内センサ温度を用いるこ
    とを特徴とする請求項1記載の空調制御装置。
  3. 【請求項3】前記室温推定装置は、前記室内関連温度と
    して、前記空調機の還気側に設置された還気温度センサ
    によって計測される空調機の還気温度を用いることを特
    徴とする請求項1記載の空調制御装置。
  4. 【請求項4】前記室温推定装置は、前記給気温度および
    前記室内関連温度に加えて、外気温度を入力とし、所定
    の演算手法により、前記室内の所定の目標位置における
    推定室温を算出することを特徴とする請求項1乃至3の
    いずれか記載の空調制御装置。
  5. 【請求項5】前記室温推定装置は、線形回帰モデルによ
    って表現された動特性モデルに基づいて、前記所定の目
    標位置における推定室温を算出することを特徴とする請
    求項1乃至4のいずれか記載の空調制御装置。
  6. 【請求項6】前記室温推定装置は、線形回帰モデルによ
    って表現された動特性モデルに基づいて、前記所定の目
    標位置における1次推定室温と、前記温度センサの推定
    センサ温度とを算出し、前記1次推定室温に対して、前
    記推定センサ温度と前記温度センサの実際の計測値との
    差を加えることにより、前記所定の目標位置における最
    終的な推定室温を算出することを特徴とする請求項1乃
    至4のいずれか記載の空調制御装置。
  7. 【請求項7】前記室温推定装置は、状態方程式によって
    表現された動特性モデルを用いたオブザーバに基づい
    て、前記所定の目標位置における推定室温を算出するこ
    とを特徴とする請求項1乃至4のいずれか記載の空調制
    御装置。
  8. 【請求項8】前記室温推定装置は、ニューラルネットワ
    ークに基づいて、前記所定の目標位置における推定室温
    を算出することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか
    記載の空調制御装置。
  9. 【請求項9】前記室温推定装置は、ファジィ推論手法に
    基づいて、前記所定の目標位置における推定室温を算出
    することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか記載の
    空調制御装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009257617A (ja) * 2008-04-14 2009-11-05 Daikin Ind Ltd 空調システム及びその制御方法
CN103673229A (zh) * 2013-12-25 2014-03-26 苏州市职业大学 玻璃幕墙通风系统装置
EP3707440A4 (en) * 2017-11-08 2021-08-04 Emerson Climate Technologies, Inc. CONTROL MECHANISM FOR CLIMATE CONTROL WITH MULTIPLE LEVELS
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