JP2011153744A - 空調制御装置、空調システムおよび空調制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】空調対象の空間を短時間で快適性の高い状態にするとともに空調機の省エネルギー化を図る。
【解決手段】空調システム１は、空調対象の空間の気温を変動させる空調機２と、空調機２を制御する空調制御装置３とを備える。空調制御装置３は、操作部３２と、適正温度設定部３３２と、制御部３３４とを備える。操作部３２は、上記気温の要求値を要求温度として入力するために設けられる。適正温度設定部３３２は、快適性評価を用いて適正温度を設定する。制御部３３４は、上記気温が要求温度になるように空調機２を一時的に制御し、上記気温が要求温度になるとともに所定の切替条件が満たされると、上記気温が適正温度で維持するように空調機２を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、空調対象の空間の気温を変動させる空調機を制御する空調制御装置、この空調制御装置を用いた空調システム、および空調制御方法に関する。

従来から、空調対象の空間の気温を変動させる空調機を制御する空調制御装置として、利用者の要求に応じて空調機の設定温度を要求値（要求温度）に設定する装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この空調制御装置に制御される空調機は、空調対象の空間の気温が要求温度（設定温度）になるように動作する。

特開２００８−２４１１５１号公報

しかしながら、空調対象の空間の気温が上記要求温度になるように空調機が動作し続けると、図１７に示すように、上記気温（図１７（ｃ）の室温）は、要求温度を要求した時点（時間ｔ５１）の利用者の温冷感に基づいた温度になる。このため、従来の空調制御装置には、空調対象の空間が過剰冷房（または過剰暖房）になって利用者の快適性を低下させるという問題があった（図１７（ｂ），（ｃ））。また、空調対象の空間が過剰冷房（または過剰暖房）になることから、従来の制御装置には、空調機においてエネルギーを浪費させてしまうという問題もあった。

上記問題を解決するための空調制御装置として、利用者の温冷感が中立となる温度を適正温度とし、空調対象の空間の温度が上記適正温度になるように空調機を制御する装置が考えられる。

ところが、上記空調制御装置では、図１８に示すように、利用者の温冷感が中立（０）になるまでに長い時間を要するという新たな問題が生じる。

本発明は上記の点に鑑みて為され、本発明の目的は、空調対象の空間を短時間で快適性の高い状態にするとともに空調機の省エネルギー化を図ることができる空調制御装置、この空調制御装置を用いた空調システム、および空調制御方法を提供することにある。

請求項１に係る空調制御装置の発明は、空調対象の空間の気温を変動させる空調機を制御する。空調制御装置は、操作部と、適正温度設定部と、制御部とを備える。操作部は、上記気温の要求値を要求温度として入力するために設けられる。適正温度設定部は、快適性評価を用いて適正温度を設定する。制御部は、上記気温が要求温度になるように空調機を一時的に制御し、上記気温が要求温度になるとともに所定の切替条件が満たされると、上記気温が適正温度で維持するように空調機を制御する。

請求項２に係る空調制御装置の発明は、請求項１の発明において、条件設定部を備える。条件設定部は、上記操作部に上記要求温度が入力されてからの時間である切替時間を上記切替条件として設定する。

請求項３に係る空調制御装置の発明では、請求項２の発明において、上記条件設定部が、上記空間の外部環境を示すパラメータを用いて上記切替時間を調整する。

請求項４に係る空調制御装置の発明では、請求項２の発明において、上記条件設定部が、上記空間に存在する利用者の作業レベルを用いて上記切替時間を調整する。

請求項５に係る空調制御装置の発明では、請求項２の発明において、上記条件設定部が、上記空間に存在する利用者における上記空間に入る前の活動量を用いて上記切替時間を調整する。

請求項６に係る空調制御装置の発明は、請求項１の発明において、条件設定部を備える。条件設定部は、上記空間に存在する利用者の生体情報に応じて上記切替条件を設定する。

請求項７に係る空調制御装置の発明は、請求項１の発明において、条件設定部を備える。条件設定部は、上記空間に存在する複数の利用者の合意の形成に応じて上記切替条件を設定する。

請求項８に係る空調制御装置の発明では、請求項１〜７のいずれか１項の発明において、上記適正温度設定部が、上記快適性評価を用いて温度範囲を選択する選択機能と、上記温度範囲内の特定の温度を上記適正温度として設定する設定機能とを有する。

請求項９に係る空調制御装置の発明では、請求項８の発明において、上記適正温度設定部が、上記設定機能において、上記温度範囲内の中で上記空調機の消費エネルギーが最小となる温度を上記適正温度に設定する。

請求項１０に係る空調制御装置の発明は、請求項１〜９のいずれか１項の発明において、報知部を備える。報知部は、上記空間に存在する利用者における快適性に関する不満を軽減させるための情報を報知する。

請求項１１に係る空調システムの発明は、請求項１〜１０のいずれか１項の空調制御装置と、空調対象の空間の気温を変動させる空調機とを備える。

請求項１２に係る空調制御方法の発明は、空調対象の空間の気温を変動させる空調機を制御する制御方法である。上記空調制御方法は、第１のステップと、第２のステップと、第３のステップと、第４のステップとを有する。第１のステップにおいては、上記気温の要求値が要求温度として入力される。第２のステップにおいては、快適性評価を用いて適正温度を設定する。第３のステップにおいては、要求温度が入力された場合に上記気温が要求温度になるように空調機を一時的に制御する。第４のステップにおいては、第３のステップの後に上記気温が要求温度になるとともに所定の切替条件を満たすと上記気温が適正温度で維持するように空調機を制御する。

本願発明によれば、制御部が、空調対象の空間の気温が要求温度になるように空調機を一時的に制御し、その後に上記気温が適正温度で維持するように空調機を制御することによって、利用者の要望（要求温度）を反映して不快な状態を早期に解消しつつ、最終的には快適性評価に基づく適正温度に上記気温を維持させることができる。その結果、本願発明では、空調対象の空間を短時間で客観的に快適性の高い状態にすることができる。

また、本願発明によれば、空調機の過剰冷房（または過剰暖房）を防止することができるので、空調機の省エネルギー化を図ることができる。

実施形態１に係る空調システムの構成を示すブロック図である。 同上に係る空調システムを用いた空調制御方法を示すフローチャートである。 同上に係る空調システムにおいて、（ａ）が空調機の設定温度を示す図、（ｂ）が温冷感を示す図、（ｃ）が実際の室温を示す図である。 同上の変形例に係る空調システムを用いた空調制御方法を示すフローチャートである。 実施形態２に係る空調システムを用いた空調制御方法を示すフローチャートである。 同上の変形例に係る空調システムを用いた空調制御方法を示すフローチャートである。 実施形態３に係る空調システムを用いた空調制御方法を示すフローチャートである。 実施形態４に係る空調システムを用いた空調制御方法を示すフローチャートである。 同上に係る空調システムにおいて、（ａ）が空調機の設定温度を示す図、（ｂ）が温冷感を示す図、（ｃ）が実際の室温を示す図である。 実施形態５に係る空調システムを用いた空調制御方法を示すフローチャートである。 同上の変形例に係る空調システムを用いた空調制御方法を示すフローチャートである。 同上の変形例に係る空調システムにおいて、（ａ）が空調機の設定温度の特性を示す図、（ｂ）が空調機の風量を示す図、（ｃ）が温冷感を示す図、（ｄ）が実際の室温を示す図である。 同上の他の変形例に係る空調システムを用いた空調制御方法を示すフローチャートである。 同上の他の変形例に係る空調システムにおいて、（ａ）が空調機の設定温度を示す図、（ｂ）が空調機の出力電力を示す図、（ｃ）が温冷感を示す図、（ｄ）が実際の室温を示す図である。 実施形態６に係る空調システムを用いた空調制御方法を示すフローチャートである。 同上に係る空調システムにおいて、（ａ）が空調機の設定温度を示す図、（ｂ）が温冷感を示す図、（ｃ）が実際の室温を示す図である。 従来の空調システムにおいて、（ａ）が空調機の設定温度を示す図、（ｂ）が温冷感を示す図、（ｃ）が実際の室温を示す図である。 従来の他の空調システムにおいて、（ａ）が空調機の設定温度を示す図、（ｂ）が温冷感を示す図、（ｃ）が実際の室温を示す図である。

（実施形態１）
実施形態１に係る空調システム１は、図１に示すように、空調対象の空間の気温を変動させる空調機２と、空調機２を制御する空調制御装置３とを備えている。本実施形態では、空調対象の空間が建物の室内（以下「屋内空間」という）であるとして説明する。

空調制御装置３は、入出力インタフェース３１と、操作部３２と、演算部３３と、タイマ３４と、報知部３５と、記憶部（メモリ）３６とを備えている。

入出力インタフェース３１は、外部インタフェース３１１と、制御用インタフェース３１２とを備えている。

外部インタフェース３１１は、外部装置４から出力された情報を取得し、取得した情報を空調制御装置３の各部に適宜出力する。

外部装置４としては、第１の温度センサ４１と、第２の温度センサ４２と、扉開閉検出部４３と、活動量計４４とがある。第１の温度センサ４１は、屋内空間の気温（以下「室温」という）を測定する。第２の温度センサ４２は、屋外の温度（以下「屋外温度」という）を測定する。扉開閉検出部４３は、屋内空間と屋外との間に設けられた扉の開閉を検出する。活動量計４４は、利用者に取り付けられ、利用者の活動量を測定する。

制御用インタフェース３１２は、後述の制御部３３４からの制御情報を含む制御信号を空調機２に出力する。

操作部３２は、例えば複数の操作ボタンやタッチパネルなどであり、利用者の操作によって室温の要求値が要求温度として入力される。つまり、操作部３２には、空調機２の設定温度が入力される。要求温度の他にも、操作部３２には、利用者の操作によって、利用者の作業レベル、利用者の代謝量および利用者の着衣量の各情報が入力される。利用者の作業レベルとは、例えば強・中・弱などである。入力された各情報（要求温度、利用者の作業レベル、利用者の代謝量、利用者の着衣量）は、操作部３２から演算部３３に出力されるとともに、記憶部３６に記憶される。

演算部３３は、条件設定部３３１と、適正温度設定部３３２と、判定部３３３と、制御部３３４とを備えている。演算部３３は、マイクロコンピュータの中央処理装置（ＣＰＵ）などで構成されている。

条件設定部３３１は、操作部３２に要求温度が入力された時点から温冷感が中立（快適）に至るまでの時間（以下「切替時間」という）を切替条件として設定する。条件設定部３３１は、外部インタフェース３１１を介して、第１の温度センサ４１から室温を取得する。条件設定部３３１は、記憶部３６に記憶されている基本式に室温と要求温度とを当てはめることによって、切替時間を設定する。基本式は、例えば、ある環境において事前に行われた実験結果から求められた式である。なお、条件設定部３３１は、基本式に代えて、室温と要求温度とに対応付けて切替時間が設定されているテーブルを用いて、切替時間を設定してもよい。つまり、条件設定部３３１は、何らかのルールを用いて、切替時間を設定する。基本式およびテーブルは、記憶部３６に記憶されている。

また、条件設定部３３１は、屋内空間の外部環境を示すパラメータと、利用者の作業レベルと、屋内空間に入る前の利用者の活動量とを用いて、上記のように設定された切替時間を調整する。屋内空間の外部環境を示すパラメータとしては、屋外温度や、扉が開いている時間つまり屋内空間が屋外に暴露された時間（以下「暴露時間」という）などがある。条件設定部３３１は、外部インタフェース３１１を介して、第２の温度センサ４２から屋外温度を取得し、扉開閉検出部４３から開閉情報を取得し、屋内空間に入る前の利用者の活動量を活動量計４４から取得する。条件設定部３３１は、扉開閉検出部４３から取得した開閉情報とタイマ３４とを用いて暴露時間を計測する。また、条件設定部３３１は、利用者の操作部３２への操作によって、利用者の作業レベルを取得する。

適正温度設定部３３２は、快適性評価を用いて適正温度を設定する。本実施形態の適正温度設定部３３２は、快適性評価を用いて温度範囲を選択する選択機能と、温度範囲内の特定の温度を適正温度として設定する設定機能とを有している。適正温度設定部３３２は、設定機能において、温度範囲内の中で空調機２の消費エネルギーが最小となる温度を適正温度に設定する。適正温度は、記憶部３６に記憶される。

本実施形態では、快適性評価として、予測平均温冷感申告（ＰＭＶ：Predicted Mean Vote）を用いる。予測平均温冷感申告は、室温と、気流速度と、平均輻射温度と、相対湿度と、利用者の代謝量と、利用者の着衣量とを用いて求められる。ＰＭＶが０に近いほど客観的な快適性が高まる。一般的には、ＰＭＶが−０．５以上＋０．５以下において、快適性が高いと言われている。一方、利用者は、ＰＭＶが大きくなるほど暑く感じ、ＰＭＶが小さくなるほど寒く感じる。

判定部３３３は、操作部３２に要求温度が入力されてからの時間を、タイマ３４を用いて計測する。判定部３３３は、操作部３２に要求温度が入力されてからの時間が切替時間に到達したか否かを判定する。つまり、判定部３３３は、切替時間が経過したか否かを判定する。

制御部３３４は、判定部３３３で切替時間が経過したと判定される前までは、室温が要求温度になるように空調機２を一時的に制御する。判定部３３３で切替時間が経過したと判定されると、制御部３３４は、室温が適正温度で維持するように空調機２を制御する。

報知部３５は、モニタとスピーカとを備え、快適性に関する利用者の不満を軽減させるための情報を報知する。上記情報としては、例えば「現在、快適と予測される温度帯の省エネ側の温度で制御しています。」という情報などがある。また、複数の利用者が存在する場合、「現在、○％の人が満足しています。」という情報がある。モニタでは、上記情報が表示される。スピーカでは、上記情報が音声出力される。

記憶部３６は、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）で構成され、上述した情報を記憶するとともに、演算部３３の各機能を実行させるためのプログラムを記憶している。

次に、本実施形態に係る空調システム１を用いた空調制御方法について図２を用いて説明する。まず、空調制御装置３の条件設定部３３１は、利用者が屋内空間に入る前の屋外温度（暴露温度）を第２の温度センサ４２から取得する（図２のＳ１）。また、条件設定部３３１は、扉開閉検出部４３からの開閉情報とタイマ３４とを用いて暴露時間を取得する（Ｓ２）。さらに、条件設定部３３１は、屋内空間に入る前の利用者の活動量を活動量計４４から取得する（Ｓ３）。その後、条件設定部３３１は、第１の温度センサ４１から初期の室温を取得する（Ｓ４）。その後、操作部３２に要求温度が入力される（Ｓ５）。操作部３２には、利用者の作業レベルが入力される（Ｓ６）。その後、条件設定部３３１は、屋外温度と暴露時間と活動量と作業レベルとを用いて切替時間を設定する（Ｓ７）。その後、利用者の代謝量と利用者の着衣量とが操作部３２に入力される（Ｓ８）。その後、適正温度設定部３３２は、室温以外の利用者の周辺の環境物理量（気流速度、平均輻射温度、相対湿度）を取得する（Ｓ９）。その後、適正温度設定部３３２は予測平均温冷感申告（ＰＭＶ）を求める（Ｓ１０）。冷房である場合（Ｓ１１）、適正温度設定部３３２は、ＰＭＶ＝＋０．５となる温度を適正温度として設定する（Ｓ１２）。暖房である場合（Ｓ１１）、適正温度設定部３３２は、ＰＭＶ＝−０．５となる温度を適正温度として設定する（Ｓ１３）。その後、切替時間が経過したか否かを判定部３３３が判定する（Ｓ１４）。切替時間が経過していない場合、制御部３３４は、室温が要求温度になるように空調機２を制御する（Ｓ１５）。その後、ステップＳ９に戻る。切替時間が経過すると、制御部３３４は、室温が適正温度で維持するように空調機２を制御する（Ｓ１６）。その後、快適性に関する利用者の不満を軽減させるための情報を報知部３５が報知する（Ｓ１７）。

上記の動作が行われた場合、空調機２の設定温度、温冷感および室温は、図３に示すように変化する。時間ｔ１において要求温度（２４℃）が入力されると、室温は低下して要求温度に到達する（図３（ｃ）参照）。温冷感は、中立（０）に近づいていき、時間ｔ２において０となる（図３（ｂ）参照）。このとき、空調機２の設定温度は、適正温度に変更される（図３（ａ）参照）。その後、室温は上昇して適正温度で維持される（図３（ｃ）参照）。温冷感は時間ｔ２以降、中立で維持される（図３（ｂ）参照）。

以上、本実施形態によれば、空調制御装置３の制御部３３４が、室温が要求温度になるように空調機２を一時的に制御し、その後に室温が適正温度で維持するように空調機２を制御することによって、利用者の要望（要求温度）を反映して不快な状態を早期に解消しつつ、最終的には快適性評価に基づく適正温度に上記気温を維持させることができる。つまり、本実施形態では、利用者が屋内空間に入った直後、利用者の思うままの要求温度を一旦受け付け、利用者の代謝が安定し、温冷感が中立となる時間で空調機２の設定温度を適正温度に自動で変更することができる。その結果、本実施形態では、屋内空間を短時間で客観的に快適性の高い状態にすることができる。

また、本実施形態によれば、空調機２の過剰冷房（または過剰暖房）を防止することができるので、空調機２の省エネルギー化を図ることができる。

さらに、本実施形態によれば、室温を要求温度にさせるための制御から室温を適正温度で維持させるための制御への切替時間を切替条件として条件設定部３３１が設定することによって、屋内空間や利用者の状態に応じて最適な切替条件を設定することができる。

また、本実施形態によれば、屋内空間の外部環境を示すパラメータを用いて条件設定部３３１が切替時間を調整することによって、現状の屋内空間の外部環境に切替時間を適応させることができる。

さらに、本実施形態によれば、利用者の作業レベルを用いて条件設定部３３１が切替時間を調整することによって、例えば利用者が動きの多い活動をして暑さを感じる場合に切替時間を通常より長くするように調整することができる。つまり、本実施形態では、利用者の状態に切替時間を適応させることができる。

また、本実施形態によれば、屋内空間に入る前の利用者の活動量を用いて条件設定部３３１が切替時間を調整することによって、例えば動きの多い活動をして屋内空間に入ってきた場合など、利用者が暑さを感じる場合に切替時間を通常より長くするように調整することができる。つまり、本実施形態では、利用者の状態に切替時間を適応させることができる。

さらに、本実施形態によれば、快適性評価を用いて選択された温度範囲内の特定の温度を適正温度とすることによって、利用者の快適性を安定して維持させるように空調機２を制御することができる。特に、本実施形態では、快適性評価を用いて選択された温度範囲内の中で空調機２の消費エネルギーが最小となる温度を適正温度とすることによって、空調機２の省エネルギー化をより高めることができる。

また、本実施形態によれば、快適性に関する利用者の不満を軽減させるための情報を報知部３５が報知することによって、利用者の不満を抑えることができる。

なお、本実施形態の変形例として、条件設定部３３１は、屋内空間の外部環境を示すパラメータ（屋外温度、暴露時間）と、利用者の作業レベルと、屋内空間に入る前の利用者の活動量との少なくとも１つを用いて、切替時間を調整してもよい。つまり、条件設定部３３１は、切替時間を調整する際、屋内空間の外部環境を示すパラメータと、利用者の作業レベルと、屋内空間に入る前の利用者の活動量とのすべてを必ずしも用いる必要はない。

また、本実施形態の他の変形例として、図４に示すように、適正温度設定部３３２は、ＰＭＶ＝０となる温度を適正温度に設定してもよい（図４のＳ３１）。以下の実施形態２〜４においても同様である。本変形例のステップＳ２１〜Ｓ３０，Ｓ３２〜Ｓ３５は、本実施形態のステップＳ１〜Ｓ１０，Ｓ１４〜１７と同様である。本変形例においても、快適性評価を用いて選択された温度範囲内の特定の温度を適正温度とすることによって、利用者の快適性を安定して維持させるように空調機２を制御することができる。

（実施形態２）
実施形態２に係る空調システム１は、切替時間以外の切替条件を設定する点で、実施形態１に係る空調システム１と相違する。なお、本実施形態の空調システム１は、上記以外の点においては、実施形態１の空調システム１と同様である。本実施形態の空調システム１は、実施形態１の空調システム１と同様、図１に示されている。

本実施形態の操作部３２には、利用者の生体情報が入力される。本実施形態では、利用者の生体情報として、利用者の体温を用いている。

本実施形態の条件設定部３３１は、切替時間を設定するのではなく、利用者の生体情報に応じて切替条件を設定する。つまり、条件設定部３３１は、操作部３２に入力された情報（利用者の体温）を用いて利用者の現在の温冷感を推定する。

本実施形態の判定部３３３は、条件設定部３３１で推定された温冷感が中立であるか否かを判定する。

本実施形態の制御部３３４は、判定部３３３で温冷感が中立であると判定されるまでは、室温が要求温度になるように空調機２を制御する。判定部３３３で温冷感が中立であると判定されると、制御部３３４は、室温が適正温度で維持するように空調機２を制御する。

次に、本実施形態に係る空調システム１を用いた空調制御方法について図５を用いて説明する。まず、空調制御装置３の条件設定部３３１は、第１の温度センサ４１から初期の室温を取得する（図５のＳ４１）。その後、操作部３２に要求温度が入力される（Ｓ４２）。その後、利用者の代謝量と利用者の着衣量とが操作部３２に入力される（Ｓ４３）。その後、適正温度設定部３３２は、室温以外の利用者の周辺の環境物理量（気流速度、平均輻射温度、相対湿度）を取得する（Ｓ４４）。その後、適正温度設定部３３２はＰＭＶを算出する（Ｓ４５）。冷房である場合（Ｓ４６）、適正温度設定部３３２は、ＰＭＶ＝＋０．５となる温度を適正温度として設定する（Ｓ４７）。暖房である場合（Ｓ４６）、適正温度設定部３３２は、ＰＭＶ＝−０．５となる温度を適正温度として設定する（Ｓ４８）。その後、条件設定部３３１が利用者の体温を取得する（Ｓ４９）。条件設定部３３１は、利用者の体温の情報を用いて、利用者の温冷感を推定する。その後、条件設定部３３１で推定された温冷感が中立であるか否かを判定部３３３が判定する（Ｓ５０）。上記温冷感が中立ではない場合、制御部３３４は、室温が要求温度になるように空調機２を制御する（Ｓ５１）。その後、ステップＳ４４に戻る。上記温冷感が中立である場合、制御部３３４は、室温が適正温度で維持するように空調機２を制御する（Ｓ５２）。その後、快適性に関する利用者の不満を軽減させるための情報を報知部３５が報知する（Ｓ５３）。

以上、本実施形態によれば、利用者の生体情報（体温）に応じて条件設定部３３１が切替条件を設定することによって、利用者の生体情報から利用者の快適性を推定することができるので、室温を要求温度にさせるための制御を終了することができる。

なお、本実施形態の変形例として、利用者の生体情報として、利用者の姿勢や行動状態を用いてもよい。本変形例の条件設定部３３１は、図６に示すように、操作部３２に入力された利用者の姿勢または行動状態を取得する（図６のＳ６９）。条件設定部３３１は、利用者の姿勢または行動状態を用いて、利用者の現在の温冷感を推定する。本変形例のステップＳ６１〜Ｓ６８，Ｓ７０〜Ｓ７３は、本実施形態のステップＳ４１〜Ｓ４８，Ｓ５０〜Ｓ５３と同様である。

（実施形態３）
実施形態３に係る空調システム１は、実施形態１，２と異なる切替条件を設定する点で、実施形態１，２に係る空調システム１と相違する。なお、本実施形態の空調システム１は、上記以外の点においては、実施形態１の空調システム１と同様である。本実施形態の空調システム１は、実施形態１の空調システム１と同様、図１に示されている。

本実施形態の操作部３２には、複数の利用者からそれぞれ自己の温冷感が入力される。操作部３２に入力される温冷感は、７段階に分かれており、各利用者の主観的な値である。

本実施形態の条件設定部３３１は、切替時間を設定するのではなく、利用者の合意の形成に応じて切替条件を設定する。つまり、本実施形態の条件設定部３３１は、操作部３２に入力された情報（複数の利用者の温冷感）を取得し、温冷感のレベル（７段階）ごとに人数を求める。その後、条件設定部３３１は、不快と感じる人の割合を求める。本実施形態では、不快と感じる人を、温冷感が−２未満と＋２以上である人とする。

本実施形態の判定部３３３は、不快と感じる人の割合が予め設定された規定値を超えるか否かを判定する。

本実施形態の制御部３３４は、不快と感じる人が規定値を超えると判定部３３３で判定されるまでは、室温が要求温度になるように空調機２を制御する。不快と感じる人が規定値を超えると判定部３３３で判定されると、制御部３３４は、室温が適正温度で維持するように空調機２を制御する。

次に、本実施形態に係る空調システム１を用いた空調制御方法について図７を用いて説明する。まず、空調制御装置３の条件設定部３３１は、第１の温度センサ４１から初期の室温を取得する（図７のＳ８１）。その後、操作部３２に要求温度が入力される（Ｓ８２）。その後、利用者の代謝量と利用者の着衣量とが操作部３２に入力される（Ｓ８３）。その後、適正温度設定部３３２は、室温以外の利用者の周辺の環境物理量（気流速度、平均輻射温度、相対湿度）を取得する（Ｓ８４）。その後、適正温度設定部３３２はＰＭＶを算出する（Ｓ８５）。冷房である場合（Ｓ８６）、適正温度設定部３３２は、ＰＭＶ＝＋０．５となる温度を適正温度として設定する（Ｓ８７）。暖房である場合（Ｓ８６）、適正温度設定部３３２は、ＰＭＶ＝−０．５となる温度を適正温度として設定する（Ｓ８８）。その後、条件設定部３３１が複数の利用者の温冷感を取得する（Ｓ８９）。その後、不快と感じる人の割合が規定値を超えるか否かを判定部３３３が判定する（Ｓ９０）。不快と感じる人の割合が規定値を超えない場合、制御部３３４は、室温が要求温度になるように空調機２を制御する（Ｓ９１）。その後、ステップＳ８４に戻る。不快と感じる人の割合が規定値を超えると、制御部３３４は、室温が適正温度で維持するように空調機２を制御する（Ｓ９２）。その後、快適性に関する利用者の不満を軽減させるための情報を報知部３５が報知する（Ｓ９３）。

以上、本実施形態によれば、複数の利用者の合意の形成に応じて条件設定部３３１が切替条件を設定することによって、上記合意の形成を用いて複数の利用者の快適性を推定することができるので、屋内空間に複数の利用者が存在する場合であっても快適性を高めた制御を行うことができる。

（実施形態４）
実施形態４に係る空調システム１は、将来の温冷感を推定する点で、実施形態３に係る空調システム１と相違する。なお、本実施形態の空調システム１は、上記以外の点においては、実施形態３の空調システム１と同様である。本実施形態の空調システム１は、実施形態３の空調システム１と同様、図１に示されている。ただし、本実施形態では、利用者を１人として説明する。

本実施形態の操作部３２には、利用者から自己の温冷感が入力される。操作部３２に入力される温冷感は、７段階に分かれており、利用者の主観的な値である。

本実施形態の条件設定部３３１は、操作部３２に入力された情報（利用者の温冷感）を取得し、将来の温冷感を推定する。まず、条件設定部３３１は、現時点で空調機２の設定温度が適正温度になった場合の室温の追従時間（以下「室温追従時間」という）を推定する。その後、条件設定部３３１は、室温追従時間が経過した後の利用者の温冷感を推定する。

次に、本実施形態に係る空調システム１を用いた空調制御方法について図８を用いて説明する。まず、実施形態３のステップＳ８１〜Ｓ８８を行う（図８のＳ１０１〜Ｓ１０８）。その後、条件設定部３３１が利用者の温冷感を取得する（Ｓ１０９）。その後、現時点で空調機２の設定温度が適正温度になった場合の室温追従時間を推定する（Ｓ１１０）。その後、室温追従時間が経過した後の利用者の温冷感を推定する（Ｓ１１１）。その後、推定した温冷感が中立であるか否かを判定部３３３が判定する（Ｓ１１２）。推定した温冷感が中立ではない場合、制御部３３４は、室温が要求温度になるように空調機２を制御する（Ｓ１１３）。その後、ステップＳ１０９に戻る。推定した温冷感が中立である場合、制御部３３４は、室温が適正温度で維持するように空調機２を制御する（Ｓ１１４）。その後、快適性に関する利用者の不満を軽減させるための情報を報知部３５が報知する（Ｓ１１５）。

上記の動作が行われた場合、空調機２の設定温度、温冷感および室温は、図９に示すように変化する。時間ｔ１１において要求温度（２４℃）が入力されると、室温は低下して要求温度に到達する（図９（ｃ）参照）。時間ｔ１２において、推定した温冷感が中立（０）となるため、空調機２の設定温度は適正温度に変更される（図９（ａ）参照）。その後、室温は上昇し、時間ｔ１３以降、適正温度で維持される（図９（ｃ）参照）。温冷感も、時間ｔ１３以降、中立で維持される（図９（ｂ）参照）。

以上、本実施形態によれば、現時点の温冷感から将来の温冷感を推定することができるので、快適性をより高めることができる。

（実施形態５）
実施形態５に係る空調システム１は、他の快適性評価を用いる点で、実施形態１に係る空調システム１と相違する。なお、本実施形態の空調システム１は、上記以外の点においては、実施形態１の空調システム１と同様である。本実施形態の空調システム１は、実施形態１の空調システム１と同様、図１に示されている。

本実施形態の適正温度設定部３３２は、予測平均温冷感申告（ＰＭＶ）以外の快適性評価を用いる。他の快適性評価としては、例えば不快指数（ＤＩ）や作用温度（ＯＴ）、有効温度（ＥＴ）、修正有効温度（ＣＥＴ）、新有効温度（ＥＴ）、新標準有効温度（ＳＥＴ）、湿球黒球温度（ＷＢＧＴ）などがある。

次に、本実施形態に係る空調システム１を用いた空調制御方法について図１０を用いて説明する。まず、空調制御装置３の条件設定部３３１は、第１の温度センサ４１から初期の室温を取得する（図１０のＳ１２１）。その後、操作部３２に要求温度が入力される（Ｓ１２２）。その後、条件設定部３３１は、切替時間を設定する（Ｓ１２３）。その後、適正温度設定部３３２は、快適性評価を用いて適正温度を算出する（Ｓ１２４）。その後、切替時間が経過したか否かを判定部３３３が判定する（Ｓ１２５）。切替時間が経過していない場合、制御部３３４は、室温が要求温度になるように空調機２を制御する（Ｓ１２６）。その後、ステップＳ９に戻る。切替時間が経過すると、制御部３３４は、室温が適正温度で維持するように空調機２を制御する（Ｓ１２７）。

以上、本実施形態においても、空調制御装置３の制御部３３４が、室温が要求温度になるように空調機２を一時的に制御し、その後に室温が適正温度で維持するように空調機２を制御することによって、利用者の要望（要求温度）を反映して当初の不快状態を解消しつつ、最終的には快適性評価に基づく適正温度に室温を維持させることができる。その結果、本実施形態によれば、屋内空間を短時間で客観的に快適性の高い状態にすることができるとともに、空調機２の省エネルギー化を図ることができる。

以上、本実施形態においても、空調制御装置３の制御部３３４が、室温が要求温度になるように空調機２を一時的に制御し、その後に室温が適正温度で維持するように空調機２を制御することによって、利用者の要望（要求温度）を反映して不快な状態を早期に解消しつつ、最終的には快適性評価に基づく適正温度に上記気温を維持させることができる。その結果、本実施形態では、屋内空間を短時間で客観的に快適性の高い状態にすることができる。

また、本実施形態では、空調機２の過剰冷房（または過剰暖房）を防止することができるので、空調機２の省エネルギー化を図ることができる。

なお、本実施形態の変形例として、図１１に示すように、制御部３３４は、空調機２の設定温度を制御するのではなく、空調機２の風量を制御してもよい（図１１のＳ１３５，Ｓ１３８）。本変形例のステップＳ１３１〜Ｓ１３４，Ｓ１３６，Ｓ１３７は、本実施形態のステップＳ１２１〜Ｓ１２６と同様である。本変形例の場合、空調機２の設定温度、空調機２の風量、温冷感および室温は、図１２に示すように変化する。時間ｔ２１において要求温度が入力されると、空調機２は風量を強にして動作する（図１２（ｂ）参照）。室温は低下して要求温度に到達する（図１２（ｄ）参照）。温冷感は、中立（０）に近づいていき、時間ｔ２２において中立となる（図１２（ｃ）参照）。このとき、空調機２の風量は、適正風量（弱）に変更される（図１２（ｂ）参照）。その後、室温は上昇して適正温度で維持される（図１２（ｄ）参照）。温冷感は時間ｔ２２以降、中立で維持される（図１２（ｃ）参照）。本変形例では、空調機２の設定温度は要求温度のままである（図１２（ａ）参照）。本変形例の空調制御装置３は、最初に設定した適正風量で適正温度を実現することができない場合、実際の室温を検出しながら、適正風量のフィードバックチューニングを行ってもよい。

また、本実施形態の他の変形例として、図１３に示すように、制御部３３４は、空調機２の設定温度に代えて、空調機２の出力電力を制御してもよい（図１３のＳ１４５，Ｓ１４８）。本変形例のステップＳ１４１〜Ｓ１４４，Ｓ１４６，Ｓ１４７は、本実施形態のステップＳ１２１〜Ｓ１２６と同様である。本変形例の場合、空調機２の設定温度、空調機２の風量、温冷感および室温は、図１４に示すように変化する。時間ｔ３１において要求温度が入力されると、空調機２は高い出力電力で動作する（図１４（ｂ）参照）。室温は低下して要求温度に到達する（図１４（ｄ）参照）。温冷感は、中立（０）に近づいていき、時間ｔ３２において中立となる（図１３（ｃ）参照）。このとき、空調機２の出力電力は、適正電力に変更され、これまでよりも低くなる（図１４（ｂ）参照）。その後、室温は上昇して適正温度で維持される（図１４（ｄ）参照）。温冷感は中立で維持される（図１４（ｃ）参照）。本変形例では、空調機２の設定温度は要求温度のままである（図１４（ａ）参照）。本変形例の空調制御装置３は、最初に設定した適正電力で適正温度を実現することができない場合、実際の室温を検出しながら、適正電力のフィードバックチューニングを行ってもよい。

なお、本実施形態のように他の快適性評価を用いて適正温度を設定する機能、および、変形例のように空調機２の風量または出力電力を制御する機能は、実施形態２〜４および各変形例の空調システム１にも適用することができる。

（実施形態６）
実施形態６に係る空調システム１は、適正温度を再設定する点で、実施形態５に係る空調システム１と相違する。なお、本実施形態の空調システム１は、上記以外の点においては、実施形態５の空調システム１と同様である。本実施形態の空調システム１は、実施形態５の空調システム１と同様、図１に示されている。

本実施形態では、図１５に示すように、室温が適正温度で維持するように制御部３３４が空調機２を制御した後（図１５のＳ１５７）、操作部３２に要求温度が再入力されると（Ｓ１５８）、適正温度設定部３３２は、利用者の好み（再要求）を反映して適正温度を再設定する（Ｓ１５９）。その後、条件設定部３３１は、再設定された適正温度での温冷感を求め（Ｓ１６０）、上記温冷感になるまでの時間を切替時間として再設定する（Ｓ１６１）。その後、再設定された切替時間が経過したか否かを判定部３３３が判定する（Ｓ１６２）。上記切替時間が経過していない場合、制御部３３４は、室温が要求温度になるように空調機２を制御する（Ｓ１６３）。その後、ステップＳ１６２に戻る。上記切替時間が経過すると、制御部３３４は、室温が適正温度で維持するように空調機２を制御する（Ｓ１６４）。なお、ステップＳ１５１〜Ｓ１５７は、実施形態５のステップＳ１２１〜Ｓ１２７と同様である。

上記の動作が行われた場合、空調機２の設定温度、温冷感および室温は、図１６に示すように変化する。時間ｔ４１において要求温度（２４℃）が入力されると、室温は低下して要求温度に到達する（図１６（ｃ）参照）。温冷感は、中立（０）に近づいていき、時間ｔ４２において中立となる（図１６（ｂ）参照）。このとき、空調機２の設定温度は、適正温度に変更される（図１６（ａ）参照）。その後、室温は上昇して適正温度で維持される（図１６（ｃ）参照）。温冷感は中立で維持される（図１６（ｂ）参照）。その後、時間ｔ４３で要求温度（２５℃）が再入力されると、空調機２の設定温度は上記要求温度に変更される（図１６（ａ）参照）。室温は低下して上記要求温度に到達する（図１６（ｃ）参照）。温冷感は、中立よりも小さくなる（図１６（ｂ）参照）。その後、時間ｔ４４で、空調機２の設定温度は、再設定された適正温度に変更される（図１６（ａ）参照）。その後、室温は上昇して適正温度で維持される（図１６（ｃ）参照）。

以上、本実施形態によれば、適正温度を設定した後、利用者の好みを反映させて適正温度を自動で変更することができる。つまり、本実施形態では、要求温度が再入力された場合に、利用者の好みを反映した適正温度を再変更することができる。

なお、本実施形態のように適正温度を再設定する機能は、実施形態１〜４および各変形例の空調システム１にも適用することができる。

１ 空調システム
２ 空調機
３ 空調制御装置
３２ 操作部
３３１ 条件設定部
３３２ 適正温度設定部
３３４ 制御部
３５ 報知部

Claims (12)

1. 空調対象の空間の気温を変動させる空調機を制御する空調制御装置であって、
   前記気温の要求値を要求温度として入力するための操作部と、
   快適性評価を用いて適正温度を設定する適正温度設定部と、
   前記気温が前記要求温度になるように前記空調機を一時的に制御し、前記気温が前記要求温度になるとともに所定の切替条件が満たされると、前記気温が前記適正温度で維持するように前記空調機を制御する制御部と
   を備えることを特徴とする空調制御装置。
2. 前記操作部に前記要求温度が入力されてからの時間である切替時間を前記切替条件として設定する条件設定部を備えることを特徴とする請求項１記載の空調制御装置。
3. 前記条件設定部は、前記空間の外部環境を示すパラメータを用いて前記切替時間を調整することを特徴とする請求項２記載の空調制御装置。
4. 前記条件設定部は、前記空間に存在する利用者の作業レベルを用いて前記切替時間を調整することを特徴とする請求項２記載の空調制御装置。
5. 前記条件設定部は、前記空間に存在する利用者における前記空間に入る前の活動量を用いて前記切替時間を調整することを特徴とする請求項２記載の空調制御装置。
6. 前記空間に存在する利用者の生体情報に応じて前記切替条件を設定する条件設定部を備えることを特徴とする請求項１記載の空調制御装置。
7. 前記空間に存在する複数の利用者の合意の形成に応じて前記切替条件を設定する条件設定部を備えることを特徴とする請求項１記載の空調制御装置。
8. 前記適正温度設定部は、前記快適性評価を用いて温度範囲を選択する選択機能と、前記温度範囲内の特定の温度を前記適正温度として設定する設定機能とを有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の空調制御装置。
9. 前記適正温度設定部は、前記設定機能において、前記温度範囲内の中で前記空調機の消費エネルギーが最小となる温度を前記適正温度に設定することを特徴とする請求項８記載の空調制御装置。
10. 前記空間に存在する利用者における快適性に関する不満を軽減させるための情報を報知する報知部を備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の空調制御装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の空調制御装置と、
    空調対象の空間の気温を変動させる空調機と
    を備えることを特徴とする空調システム。
12. 空調対象の空間の気温を変動させる空調機を制御する空調制御方法であって、
    前記気温の要求値が要求温度として入力される第１のステップと、
    快適性評価を用いて適正温度を設定する第２のステップと、
    前記要求温度が入力された場合に前記気温が前記要求温度になるように前記空調機を一時的に制御する第３のステップと、
    前記第３のステップの後に前記気温が前記要求温度になるとともに所定の切替条件を満たすと前記気温が前記適正温度で維持するように前記空調機を制御する第４のステップと
    を有することを特徴とする空調制御方法。

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