JP2830240B2

JP2830240B2 - 空調装置

Info

Publication number: JP2830240B2
Application number: JP1330490A
Authority: JP
Inventors: 毅義則
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1989-12-20
Filing date: 1989-12-20
Publication date: 1998-12-02
Anticipated expiration: 2013-12-02
Also published as: JPH03191243A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は空調装置に関し、特に快適な空調感が得られ
る空調装置に関する。

［従来の技術］従来、空調装置は、室温を設定温度付近に一定に維持
するように空調風吹出温度を制御していたが、室温の変
化が殆ど無い状態では温熱感覚の馴れにより往々にして
爽快感が失なわれ、作業効率の低下を来たすという問題
があった。

そこで、例えば実公昭63−28356号公報（第１従来
例）では、空調空気と外気を交互に吹出す装置が提案さ
れ、また、特公昭63−52297号公報（第２従来例）で
は、空調風の吹出温度を予め定めた温度間で周期的に変
化せしめる装置が提案されている。

なお、特開昭56−112313号公報には、空調風温度を設
定温度に向けて一定の関数曲線に沿って変化せしめる装
置が提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ところで、人間が暖かさや涼しさを感じるについて
は、皮膚温とその変化速度の両方が寄与しており、この
皮膚温と変化速度はそれぞれ室内温度とこれの変化速度
にほぼ追従すると考えられる。これを定量的に示すため
に温感申告値Ｓを使用しており、Ｓ＝０は無感状態、Ｓ
＝１はやや暖かく、Ｓ＝−１はやや涼しい、という具合
で正の絶対値が大きいほど暑く、負の絶対値が大きいほ
ど寒く感じることを示している。

ここにおいて、上記各従来装置では、交互に温度が変
化する吹出風により人間に刺激は与えるものの、湿度、
日射量等の温熱環境情報や実際の体感温度を考慮してい
ないために吹出風温度の変動が往々にして許容値を越
え、不快感を与えるおそれがあった。

そこで、本発明はかかる課題を解決することを目的と
し、人間の体感温度および温熱環境情報を考慮に入れて
爽快な空調感を与えることが可能な空調装置を提供する
ことを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明の構成を説明すると、空調装置は、第１図に示
す如く、室内温度が所望の範囲にある時に室温定常状態
と判定する定常状態判定手段と、室温定常状態で作動を
開始して、温感申告値の変化パターンを出力する温感申
告値出力手段と、各時点で上記温感申告値を実現すべ
く、温熱環境値に基づき目標室内温度の変化パターンを
決定し出力する室内温度出力手段と、上記目標室内温度
を実現すべく、空調風の吹出温度を制御する吹出温度制
御手段とを具備している。

上記空調装置は、更に、第２図に示す如く、時刻検出
手段と、外気温検出手段と、所定の時刻における外気温
より季節を検出し、季節情報を出力する季節検出手段と
を具備し、かつ上記温感申告値出力手段を、上記季節情
報に応じて上記温感申告値変化パターンの基準値を補正
するように設定してある。

上記空調装置は、更に、第３図に示す如く、室温非定
常状態で作動して、室内温度より温感申告値を算出する
温感申告値算出手段を具備し、かつ上記吹出温度制御手
段を、算出された温感申告値の絶対値が所定値を越えて
いる場合には、該絶対値を上記所定値内へ変化せしめる
べく空調能力を最大になすとともに、上記絶対値が上記
所定値内に至った後は、上記絶対値を零に近づけるべく
空調風吹出温度を周期的に脈動せしめるように設定して
ある。

［作用］上記構成の空調装置において、室内温度が定常状態に
ある場合には、温感申告値の変化パターンが出力され、
与えられた温熱環境値の下で上記温感申告値を満足する
目標室内温度の変化パターンが決定されて、空調風の吹
出温度が制御される。かくして、室内温度が、定常状態
の範囲内で温感申告値に基づいて変化せしめられること
により、その時々において、温感申告値を満足する室温
および室温変化速度となり、常に人間の温冷覚に新鮮な
刺激が与えられて爽快感の消失が防止され、しかも、上
記温感申告値と温熱環境値が考慮されていることによ
り、空調風の吹出し温度が不快な領域に達することはな
い。

上記温感申告値は、平均外気温が相違するそれぞれの
季節によっても異なってくる。そこで、所定時刻の外気
温より季節を検出し、各季節に応じて上記温感申告値変
化パターンの基準値を補正することにより、常に最高の
爽快感を与えることができる。

さらに、室内温度が所望の範囲に向けて変化している
非定常状態、例えば夏期のクールダウン時等には、室内
温度が定常状態になるまで、不快感が持続する。そこ
で、室内温度より温感申告値を算出し、該申告値が所定
値内に入るほどに室内温度が低下した場合には、上記温
感申告値を零付近に近づけるように空調吹出温度を周期
的に脈動せしめる。これにより、不快感の持続時間を短
縮することができる。

［第１実施例］第４図には空調装置の全体構成ブロック図を示し、制
御部１は、作動を後述するコンピュータ11と、入力およ
び出力の各インターフェース12、13を含んでいる。入力
インターフェース12には室内温度センサ31、室内湿度セ
ンサ32、日射量センサ33等の各種温熱環境値を検出する
多数のセンサが接続してある。コンピュータ出力は、出
力インターフェース13を介してエアミックスダンパ駆動
機構２に出力され、エアミックスダンパ21の作動により
空調風の吹出温度が制御される。

以下、第５図のフローチャートで上記コンピュータ11
の作動を説明する。

ステップ101で室温ＴRをサンプリングし、所望の範囲
内にある場合には、室温定常としてステップ102よりス
テップ103へ進む。上記所望の範囲とは、温度設定値に
対して室内温度が一定範囲内にある状態をいう。

ステップ103では、室温に加えて、室内湿度ＨRや日射
量ＶR等の温熱環境値をサンプリングし、ステップ104〜
108で各時点での最適室内温度を決定する。すなわち、
第６図（１）で示す如く、温感申告値Ｓが０、＋１、−
１と変化するパターンが予めコンピュータに記憶してあ
り（その一例を別表に示す）、これを満足するように皮
膚温に変化を与える（第６図（２））。これは、第７図
に示す如く、温感申告値Ｓが皮膚温とその変化速度によ
って決定されるからであり、第６図（２）の皮膚温変化
パターンを第７図上に投影すれば、図の太実線のように
なる。図中〜は第６図（１）の各時点に対応してい
る。実際には、直接皮膚温を測定するのは困難なため、
皮膚温が良好に追従する室内温度を、第６図（３）の如
く変化せしめる。

すなち、上記ステップ104〜108において、Δｔ毎に上
記温度変化パターンを実現する室内温度を計算する。例
えば、第６図（１）のでＳが０から＋１に変化する
と、Ｓ＝＋１を満足する皮膚温と皮膚温変化速度が求ま
り、この熱変化に見合う目標室内温度Tf（tn）が計算さ
れる。そして、最終的に上記目標室内温度Tf（tn）を決
定するに当たっては、更に、現在の室内温度ＴR、室内
湿度ＨR、日射量ＶR等の温熱環境値が考慮される。

ここで、上記ステップ107の詳細を第８図に示す。

図において、ステップ200で温感申告値Ｓを読み込
み、ステップ201で、上記温感申告値Ｓと皮膚温Tsより
目標皮膚温変化速度ΔTsを求める。次にステップ202、2
03で室温ＴRの下でのそれぞれ人体の産熱量ＱMと放熱量
ＱTを算出し、これらの値よりステップ204で皮膚温変化
速度ΔTs′を算出して、ステップ205で上記皮膚温変化
速度ΔTs′が上記目標皮膚温変化速度ΔTsに充分近づい
たか判定する。

上記ステップ205で、皮膚温変化速度ΔTs′が目標皮
膚温変化速度ΔTsに充分近づいていない場合には、室温
ＴRをΔＴRだけ上昇せしめて（ステップ206）、ステッ
プ202以下を繰返す。充分近づいている場合には、この
時の設定室温ＴRを時間tnにおける目標室内温度値Tf（t
n）とする（ステップ207）。そして、ステップ208で次
のt n＋１における皮膚温度Tsを算出する。

なお、上記ステップ201における初期皮膚温Ts（ｏ）
は、その時の室内温度ＴR等より例えば以下の熱バラン
ス式を用いて算出される。

上式で左辺が産熱量、右辺が放熱量である。

また、K₁〜K₆は、ＴRの関数でもある係数であり、ＴB
は体内深部温度で、これは通常一定である。

さて、上記ステップ104〜108で各時点の目標室内温度
Tf（tn）がＮ個求まると、ステップ109以下で、上記目
標室内温度Tf（tn）を達成すべく空調吹出温度Toutが制
御される。すなわち、各目標室内温度Tf（tn）を読込み
（ステップ111）、ダンパ駆動信号を出力してエアミッ
クスダンパの開度を変更し（ステップ112）、空調吹出
温度Toutを上記温度Tf（tn）に一致せしめる（ステップ
113〜117）。ステップ115では両者の温度差が許容値ε
内であればダンパ制御を終了し、許容値を外れている場
合にはステップ112に戻って再びダンパ制御を行う。

時間Δｔ毎に新たに設定される上記目標室内温度Tf
（tn）に空調吹出温度Toutを追従せしめて変化パターン
を終える（ステップ118）。

このようにして、室内温度が安定している場合に、温
感申告値がある範囲で上下するように強制的に空調吹出
温度を変化せしめることにより、温熱感覚の馴れや空調
に対する無感覚状態を解消し、常に心地良い刺激のある
爽快感を与えることができる。

［第２実施例］季節により人間の温度感覚は異なるものであり、本実
施例はこれを考慮に入れたものである。そこで、上記第
１実施例の構成に加えて、第９図に示す季節検出回路４
を設ける。該回路４は３個の差動増幅器41、42、43より
構成され、各増幅器41〜43の非反転端子には外気温セン
サの出力電圧Vinが入力している。また、各増幅器41〜4
3の反転端子には、それぞれ夏期、中間期、冬期の所定
時刻における平均気温に対応する電圧V1、V2、V3が入力
している。

しかして、例えばコンピュータ11に内蔵された時計に
より上記所定時刻において、上記各差動増幅器41、42、
43の出力電圧ＶA1、ＶA2、ＶA3がＶA1＞０、ＶA2＞０、
ＶA3＞０であればコンピュータ11は夏期と判定し、記憶
する温感申告値パターン（第６図（１）参照）の基準値
をＳ＝−１に下げて、これを中心にＳ＝０と−２の間で
変化するパターンとなし（第10図（１））、これに基づ
いて目標室内温度Tf（tn）を決定する。

ＶA1＞０、ＶA2＞０、ＶA3＞０となった場合には、冬
期と判定し、上記温感申告値パターンの基準値をＳ＝＋
１に上げて、これを中心にＳ＝０と＋２の間で変化する
パターンとする（第10図（２））。

また、ＶA1＜０、ＶA2＞０、ＶA3＞０のような場合は
中間期と判定して、上記第６図に示すＳ＝０を基準値と
する温感申告値パターンを使用する。

かかるコンピュータ11の作動フローチャートを第11図
のステップ301〜305に示す。

このようにして、基準値を変更した温感申告値Ｓによ
り既述のステップ107における目標室内温度Tf（tn）が
決定される。以上の如く季節により温感申告値パターン
の基準値を変えることにより、季節に関係なく、常に爽
快な空調感を与えることができる。

なお、上記季節検出回路を、コンピュータのソフト処
理で代替することもできる。

［第３実施例］夏期のクールダウンあるいは冬期のウォームアップに
おいては、空調開始後、室内温度が定常になるまでの過
渡時間内は比較的長く不快な状態におかれる。これをク
ールダウン時について第12図で説明すると、時間ととも
に室内温度は低下し、これに伴って、温感申告値Ｓは正
の大きな値から次第に零あるいは−１に落ち着く（第12
図（１）の細実線）。この場合、温感申告値Ｓが、図示
の如く、＋２、＋１である状態が比較的長く続くことが
あり、不快感を増す。

そこで、本実施例では、コンピュータ11（第４図）は
上記室内温度とその変化量より温感申告値を算出し、こ
れが＋３以上ある場合にはエアミックスダンパ21を冷気
方向に全開せしめる制御で室内温度を低下せしめ、Ｓ＝
＋２に至った後は、閉まり始めた上記ダンパ21を周期的
に開いて空調風の吹出温度を間欠的に低下せしめる（図
中太実線）。これにより、温感申告値Ｓは＋２や＋１の
値を取ることなく０と−１の間で推移し、不快な状態が
大幅に短縮される。

この場合のコンピュータ11の作動フローチャートを第
13図に示す。

時間Δｔ毎に室温ＴR（ｎ）をサンプルし（ステップ4
02）、熱バランス式より皮膚温および皮膚温変化速度Δ
Ts（ｎ）を求める（ステップ403、404）。続いて温感申
告値Ｓを計算し（ステップ405）、これが所定値S₁（例
えば３）以上ではステップ406よりステップ407へ進んで
通常制御を続行する。

上記ステップ406で温感申告値Ｓが所定値S₁より小さ
い場合は、さらにステップ409で温感申告値Ｓが充分小
さい値ε_０（零ないし１）に至ったか判定し、至ってい
ない場合は脈動制御を開始する（ステップ410）。すな
わち、ステップ411で空調能力を増大（エアミックスダ
ンパ全開ないし全閉）にして、10秒間維持し（ステップ
412）、通常制御に戻す（ステップ413、414）操作を行
なう。

上記ステップ409で、温感申告値Ｓがε_０より小なく
なると、定常状態に至ったと判断して第５図のステップ
101以下へ進み、定常時の脈動制御に移行する。

なお、第12図（２）には従来と本実施例における皮膚
温の経時変化（図中太実線が本実施例）を示す。

もちろん、本実施例はウォームアップ時にも適用する
ことができる。

［発明の効果］以上の如く、本発明の空調装置は、温感申告値を指標
として空調吹出温度を変化せしめるから、不快感を与え
ることなく、爽快な空調感を常に維持することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図はクレーム対応図、第４図ないし第
８図は本発明の第１実施例を示し、第４図は装置のブロ
ック構成図、第５図はプログラムフローチャート、第６
図は各種信号の経時変化パターンを示す図、第７図は温
感申告値の領域を示す図、第８図はプログラムフローチ
ャート、第９図ないし第11図は本発明の第２実施例を示
し、第９図は季節検出回路の回路図、第10図は温感申告
値の経時変化パターンを示す図、第11図はプログラムフ
ローチャート、第12図および第13図は本発明の第３実施
例を示し、第12図は各種信号の経時変化パターンを示す
図、第13図はプログラムフローチャートである。１……制御部 11……コンピュータ 12……入力インターフェース 13……出力インターフェース 31……室内温度センサ 32……室内湿度センサ 33……日射量センサ２……エアミックスダンパ駆動機構 21……エアミックスダンパ

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F24F 11/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】室内温度が所望の範囲にある時に室温定常
状態と判定する定常状態判定手段と、室温定常状態で作
動を開始して、温感申告値の変化パターンを出力する温
感申告値出力手段と、各時点で上記温感申告値を実現す
べく、温熱環境値に基づき目標室内温度の変化パターン
を決定し出力する室内温度出力手段と、上記目標室内温
度を実現すべく、空調風の吹出温度を制御する吹出温度
制御手段とを具備することを特徴とする空調装置。
【請求項２】請求項１記載の空調装置において、更に、
時刻検出手段と、外気温検出手段と、所定の時刻におけ
る外気温より季節を検出する季節検出手段とを具備し、
かつ上記温感申告値出力手段を、季節に応じて上記温感
申告値変化パターンの基準値を補正するように設定した
ことを特徴とする空調装置。
【請求項３】請求項１記載の空調装置において、更に、
室温非定常状態で作動して、室内温度より温感申告値を
算出する温感申告値算出手段を具備し、かつ上記吹出温
度制御手段を、算出された温感申告値の絶対値が所定値
を越えている場合には、該絶対値を上記所定値内へ変化
せしめるべく空調能力を最大となすとともに、上記温感
申告値の絶対値が上記所定値内に至った後は、該絶対値
を零付近に近づけるべく空調吹出温度を周期的に脈動せ
しめるように設定したことを特徴とする空調装置。