JP3165402B2 - 空調制御装置、空調システム、不快度合算出装置及び記録媒体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、室内を快適な状態
に維持する空気調和の技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、室内の快適性を維持する空調制御
装置としては、設定された温度に基づき冷房運転又は暖
房運転を行うものが一般的であった。しかしながら、例
えば室内の温度や湿度の変化に伴って生じる不快感を感
じてから、その設定温度を切り替える場合が多いため、
快適環境になるまでどうしても時間がかかり、その間、
人に不快感を与えるという問題があった。そこで、特開
平６−１４７５８５号公報や特開平６−１８０１３７号
公報には、不快指数を算出して不快指数の変動に基づい
て運転制御を行う空調制御装置が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した不
快指数に基づく空調制御は、不快指数を抑えることによ
って人間の快適性を向上させることのみを重視してお
り、省エネルギーを考慮した空調制御ではなかった。

【０００４】本発明は、人間にとって快適であると共に
省エネルギーである空調制御を実現することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】上述した
目的を解決するためになされた請求項１に記載の空調制
御装置は、温度及び湿度で示される快適範囲内の目標温
度及び目標湿度へ室内の温度及び湿度を移行させるよう
加湿運転、加熱運転、除湿運転及び冷却運転のうち少な
くとも１つを空調装置に対して指示する空調制御装置で
あって、快適範囲に室内の温度及び湿度を移行させる場
合、加湿運転、加熱運転、除湿運転及び冷却運転のそれ
ぞれの運転形態におけるエネルギー効率を考慮して空調
装置の運転負荷が最も少なくなるように目標温度及び目
標湿度を設定し、さらに、室外の温度と設定された目標
温度との温度差が所定値以下となるように目標温度を補
正することを特徴とする。

【０００６】本発明の空調制御装置は、空調装置に対し
て加湿運転、加熱運転、除湿運転及び冷却運転のうちの
少なくとも１つを指示することによって、温度及び湿度
で示される快適範囲内の目標温度及び目標湿度へ室内の
温度及び湿度を移行させる。ここで「快適範囲」は、後
述するように一般的な快適性を考慮して設定された温度
及び湿度の２変数からなる所定範囲である。この快適範
囲内へ温度及び湿度を移行させることによって、自動的
に快適な空調を維持することができる。

【０００７】そして、本発明の空調制御装置では、空調
装置における加湿運転、加熱運転、除湿運転及び冷却運
転の４つの運転形態のそれぞれのエネルギー効率を考
え、空調装置の運転負荷が最も少なくなるように目標温
度及び目標湿度を決定する。以下、目標温度及び目標湿
度の決定方法の一例を示す。

【０００８】図４は、空気の状態を示す説明図であり、
ある状態にある空気は図４中の一点にて示される。ここ
では、横軸を乾球温度、縦軸を絶対湿度とし、「快適範
囲」を点ａ，ｂ，ｃ，ｄの４点で囲まれた領域Ａとして
示した。本発明の空調制御装置では、上述したように空
調装置に対して加湿運転、加熱運転、除湿運転及び冷却
運転のうちの少なくとも１つを指示することによって、
例えば図４中の点αで示される室内の空気の状態を領域
Ａへ移行する。このとき、空調装置の運転負荷を減少さ
せるように、マクロ的に見た場合に直線的に移行させ、
また、領域Ａの境界上へ移行させる。例えば、図４に示
すように、点αで示す状態の空気を点βへ移行させると
いう具合である。以下、点βのような移行先の点を目標
点ということとする。

【０００９】目標点は、上述したように領域Ａの境界上
に設定される。空調装置の負荷を少なくすることを考え
れば、点αに対する目標点は領域Ａの辺ｂｃ上に設定す
ればよい。つまり、領域Ａを形成する辺ａｂ，辺ｂｃ，
辺ｃｄ，辺ｄａを延長して示される領域，，，
，，，，を考えた場合、室内の空気の状態が
領域内の一点で示される場合は辺ｂｃ上に目標点を設
定し、室内の空気の状態が領域内の一点で示される場
合は辺ａｂ又は辺ｂｃ上に目標点を設定する。同様に、
領域にある場合には辺ａｂ上に、領域にある場合に
は辺ａｂ又は辺ｄａ上に、領域にある場合には辺ｄａ
上に、領域にある場合には辺ｄａ又は辺ｃｄ上に、領
域にある場合には辺ｃｄ上に、領域にある場合には
辺ｂｃ又は辺ｃｄ上に目標点を設定する。なお、ここで
は「快適範囲」が直線で示される場合を説明したが、快
適範囲が曲線で示される場合であっても同様に考えられ
る。

【００１０】そして、空調装置におけるそれぞれの運転
形態のエネルギー効率を考慮して、目標点を設定する境
界上の一点を決定する。これを図５の説明図に基づいて
具体的に説明する。図５は、図４と同様の空気の状態を
示す説明図である。図５についても、横軸を乾球温度、
縦軸を絶対温度とし、点ａ，ｂ，ｃ，ｄの４点で囲まれ
た領域Ａを「快適範囲」として示した。なお、室内の空
気が点αで示されているものとして以下の説明を続け
る。

【００１１】上述したように、点αに対する目標点は、
辺ｂｃ上のどこかに設定されることになる。ここで点α
と同じ絶対湿度を持つ空気を破線で示した。この破線と
辺ｂｃの交点を点βとする。ここで点βよりも点ｂに近
い側に目標点を設定することを想定すると加湿運転及び
加熱運転が必要となり、点βよりも点ｃに近い側に目標
点を設定することを想定すると加熱運転及び除湿運転が
必要となり、点βを目標点として設定することを想定す
ると加熱運転のみが必要となる。このとき、加湿運転、
加熱運転、除湿運転のそれぞれのエネルギー効率を考慮
して、最も空調装置の運転負荷が少なくなるような一点
を目標点として設定するのである。例えば、点βへ移行
する場合と点βよりも点ｃに近い側にある点γへ移行す
る場合を比較した場合、点γへの移行は点βへの移行に
対して加熱運転は少なくてすむが、一方、除湿運転が必
要となってくる。そこで、加熱運転及び除湿運転のエネ
ルギー効率を考えることによって最もベストな配分を決
定し、この配分に基づいて目標点を設定するという具合
である。

【００１２】このように、本発明では、快適範囲内の目
標温度及び目標湿度へ室内の温度及び湿度を移行するこ
とによって快適な空調を実現すると共に、温度及び湿度
の移行に伴う運転負荷をなるべく少なくすることによっ
て省エネルギーを実現する。さらに、室内の快適性だけ
でなく、室内と室外との移動を考えた場合には、いわゆ
るヒートショックを抑えることも重要な要素となってく
る。そこで、本発明では、室外の温度と設定された目標
温度との温度差が所定値以下となるように目標温度を補
正する。ここでいう「所定値」は、一般的に、夏期で３
〜５℃、冬期で１０〜２０℃とされている。これによっ
て、ヒートショックを抑えることができ、人間にとって
より快適な空調が実現されることになる。ところで、人
間の温熱感覚に影響を及ぼす主な要素としては、温熱４
要素と呼ばれる環境側の温度、湿度、放射及び気流の４
要素と、人体側の代謝量、着衣量の計６要素が挙げられ
る。これら６要素を全て考慮した快適性指標として、例
えば、１９７２年にＡＳＨＲＡＥ（アメリカ暖房冷凍空
調学会）より提案された新有効温湿度が挙げられる。従
って、この新有効温湿度に基づいて上述の快適範囲を設
定することが考えられる。また、この新有効温湿度は、
着衣量、代謝量等に依存しているため、特に標準的な条
件における新有効温湿度としての新標準有効温湿度を用
いて快適範囲を設定することも考えられる。すなわち、
請求項２に示すように、快適範囲は、標準的な着衣量、
代謝量、気流及び放射を考慮した新標準有効温湿度に基
づいて設定することが考えられる。

【００１３】この新標準有効温湿度は、着衣量０．６ｃ
ｌｏ、代謝量１．０ｍｅｔ、風速０．１ｍ／ｓｅｃ以
下、周囲からの輻射の影響を受けないという標準的な条
件を用いて定められるものである。この場合、例えば図
５に例示した点ａ〜ｄで囲まれた快適範囲としての領域
Ａを、この新標準有効温湿度に基づいて設定するという
具合である。新標準有効温湿度は、上述したように標準
的な着衣量、代謝量、気流、放射の条件から算出される
ものであり、これに基づいて快適範囲が設定されれば、
健康状態を害することのない快適な空調制御を実現する
ことができる。

【００１４】また、さらに快適性を向上させるという観
点からは、例えば請求項３に示すように、快適範囲は、
標準的な着衣量、代謝量、気流及び放射を考慮した新標
準有効温湿度と、不快度合とに基づいて設定することも
考えられる。この場合は、上述した新標準有効温湿度
と、不快度合とに基づいて快適範囲を設定する。「不快
度合」は、例えば室内の温度及び湿度から算出される不
快指数とすることが考えられる。例えば、図６に示すよ
うに、新標準有効温湿度に基づき設定される点ａ〜ｄに
よって囲まれた領域と、例えば７０というような所定値
の不快度合を示す曲線よりも不快度合が低くなる領域と
で形成される領域Ｂ（図６中に斜線を施した領域）を快
適範囲とするという具合である。これによって、さら
に、快適性の向上が図られることになる。

【００１５】なお、上述のように不快度合として不快指
数を用いることも考えられるが、快適性のさらなる向上
を実現するために、室内の空気の流れである気流を考慮
することが考えられる。すなわち、請求項４に示すよう
に、不快度合は、室内の温度及び湿度から算出される不
快指数を室内の気流に基づき補正して算出したものとす
ることが好ましい。

【００１６】この場合、温度及び湿度から算出される不
快指数を、検出された室内の気流によって補正する。こ
れによって、快適性のさらなる向上が図られることにな
る。

【００１７】ところで、省エネルギーという観点から
は、請求項５に示すように、室外の温度及び湿度に基づ
き外気のエンタルピを算出し、室内の温度及び湿度に基
づいて算出した内気のエンタルピと比較し、外気の取り
入れを行うことによって室内の温度及び湿度が快適範囲
内の目標温度及び目標湿度に近づくと判断した場合に
は、外気の取り入れを空調装置に指示するよう構成する
ことが好ましい。

【００１８】この場合、外気のエンタルピと室内の内気
のエンタルピを比較することによって、外気を混入する
ことによって室内の温度及び湿度が快適範囲内の目標温
度及び目標湿度に近づくか否かを判断し、近づくと判断
した場合には、外気の取り入れを空調装置に指示する。
その結果、外気と内気とのエンタルピの差によって内気
が例えば自然に冷却されるため、空調装置に対する運転
負荷を軽減することができ、省エネルギー効果が高くな
る。

【００１９】なお、契約により電力量の所定時間単位毎
の最大使用量が決まっているような場合には、請求項６
に示すように、空調装置における消費電力量の先行き予
測を行い、当該消費電力量が契約電力量を越えると判断
した場合には、室内の温度及び湿度の移行制御に優先し
て、電力のピークカット制御を行うように構成してもよ
い。ピークカット制御としては、例えば空調装置に対す
る運転負荷の少ない送風運転を指示することが考えられ
る。これによって、契約電力量に基づく省エネルギー運
転を実現することができる。

【００２０】以上は、空調装置を介して空調制御を行う
空調制御装置の発明として説明したが、請求項７に示す
ような空調システムの発明として実現することもでき
る。すなわち、請求項１〜６のいずれかに記載の空調制
御装置と、当該空調制御装置による制御対象である前記
空調装置とから構成されていることを特徴とする空調シ
ステムである。ここでの構成要素である空調制御装置の
説明は、上述した空調制御装置の説明と同様となるため
省略する。

【００２１】ところで、以上説明した空調制御装置で
は、空調制御のために室内の気流によって不快指数を補
正をした不快度合を算出する。この点に注目すれば、請
求項８に示すような不快度合算出装置が考えられる。す
なわち、室内の温度、湿度に基づき不快指数を算出し、
当該算出した不快指数を室内の気流に基づき補正して不
快度合を算出する不快度合算出装置であって、所定量の
気流による不快指数の変化を示すデータを記憶してお
き、当該データを内挿して不快度合を算出することを特
徴とする不快度合算出装置である。例えば温度センサ、
湿度センサ及び風速センサを備えた携帯可能な不快度合
算出装置を構成することが考えられる。このような携帯
可能な不快度合算出装置を用いることによって、室内の
所定位置に固定された温度センサ、湿度センサ及び風速
センサからのデータに基づいて一連の制御を行う場合に
比べ、室内の各場所で不快度合を測定することができ
る。その結果、測定した不快度合を室内全体の空調制御
に反映することによって、より快適な空調制御を実現す
ることが可能となる。いわゆるゾーン管理に対して有効
となる。なお、ここでは、算出した不快度合を空調制御
に用いることを考えたが、空調制御以外の他の制御に用
いることも当然考えられる。また、制御には用いず、不
快度合算出装置が、算出した不快度合を人間に報知する
手段を備えるようにすれば、不快度合算出計として利用
することも可能である。

【００２２】さらに、本装置では、所定量の気流による
不快指数の変化を示すデータを記憶しておき、当該デー
タを内挿して不快度合を算出する。例えば、風速１ｍ／
ｓの気流があることによって、「８６」の不快指数が
「８０」となり、「８０」の不快指数が「７５」とな
り、「７５」の不快指数が「７０」となり、「７０」の
不快指数が「６８」になるというようなデータを用意し
ておき、例えば風速０．１ｍ／ｓきざみでこのデータを
内挿して気流を加味した不快度合を求めるという具合で
ある。なお、不快であるか否かの判断には個人差がある
ため、内挿するための計算式に人的要素による補正項を
取り入れて補正度合を調整できるように構成することが
望ましい。

【００２３】なお、上述した空調制御装置や不快度合算
出装置をコンピュータシステムにて実現する機能は、コ
ンピュータで起動するプログラムとして備えることがで
きる。このようなプログラムの場合、例えば、フロッピ
ーディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードデ
ィスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録
し、必要に応じてコンピュータシステムにロードして起
動することにより用いることができる。この他、ＲＯＭ
やバックアップＲＡＭをコンピュータ読み取り可能な記
録媒体としてこのプログラムを記録しておき、このＲＯ
ＭあるいはバックアップＲＡＭをコンピュータシステム
に組み込んで用いてもよい。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
形態を図面を参照して説明する。図１は、本実施形態の
空調システム１の概略構成を示すブロック図である。本
実施形態の空調システム１は、「空調制御装置」として
の空調制御装置１０と「空調装置」としての空調装置２
０とから構成されている。そして、空調制御装置１０へ
は、空調制御の対象となる室９９内の温度センサ３１，
湿度センサ３２，風量センサ３３，風圧センサ３４，風
速センサ３５と、室９９外に設けられた外気温度センサ
７１，外気湿度センサ７２からのデータが入力される。
なお、風量センサ３３、風圧センサ３４及び風速センサ
３５は、風量、風圧及び風速に基づき室９９内の気流を
計測するためのものである。ここで風速センサ３５のみ
を設けてもよいが、風量センサ３３や風圧センサ３４を
設けることによってより正確な気流の測定が可能とな
る。これら各種センサからのデータに基づいて、空調制
御装置１０は、空調装置２０への運転指示を行う。この
運転指示に基づいて、空調装置２０は室９９内の空調を
行う。ここで空調装置２０と室９９は送風用ダクト５２
及び吸込用ダクト５３で接続されており、吸込用ダクト
５３によって室９９内の空気が空調装置２０へ取り入れ
られ、空調装置２０によって調和された空気は、送風用
ダクト５２によって室９９内へ送られる。送風用ダクト
５２には、外気取入口５１が設けられており、ダンパ５
４を切り替えることによって外気を室９９内へ取り入れ
ることもできる。

【００２５】空調制御装置１０は、制御手段としてのＣ
ＰＵ１１と、プログラム記憶手段としてのＲＯＭ１２
と、一時記憶手段としてのＲＡＭ１３と、算出した不快
度合、目標温度、目標湿度等を表示する表示装置１４
と、各種設定値を入力するためのキーボード１５と、外
部に接続される図示しないコンピュータに対して算出し
た不快度合、目標温度、目標湿度等の情報を送信するた
めの通信ポート１６と、上述した各種センサからのデー
タを入力するデータ入力部１７と、空調装置２０への運
転指示を行う指示部１８とを備えている。

【００２６】ここでＲＯＭ１２には、後述する空調制御
装置１０における処理を実行するためのプログラムが予
め記憶されている。ＲＡＭ１３は、ＲＯＭ１２に記憶さ
れたプログラムに基づくＣＰＵ１１による処理実行時の
ワークエリアである他、算出された不快度合、目標温
度、目標湿度等を記憶する。また、表示装置１４は、７
セグメントＬＥＤを含む発光ダイオードで構成されてい
る。通信ポート１６は、例えば算出した不快度合の変化
をグラフとしてプリントアウトするためにコンピュータ
を接続するための通信ポートであり、ＲＳ４８５／ＲＳ
４２２、ＲＳ２３２Ｃ、ＮｅｕｒｏｎＣｈｉｐ等の規格
で構成される。

【００２７】一方、空調装置２０は、空気を冷却するた
めの冷却制御部２１と、空気を除湿するための除湿制御
部２２と、空気を加熱するための加熱制御部２３と、空
気を加湿するための加湿制御部２４と、送風ファン２７
と、この送風ファン２７を制御する送風量制御部２５
と、上述したように送風用ダクト５２に設けられたダン
パ５４を切り替えるダンパ制御部２６とを備えている。
そして、冷却制御部２１，除湿制御部２２，加熱制御部
２３，加湿制御部２４，送風量制御部２５，ダンパ制御
部２６は、空調制御装置１０の指示部１８からの運転指
示に基づいて動作する。これによって、空調装置２０
は、空調制御装置１０からの運転指示に基づき、室９９
内の空気に対する冷却、除湿、加熱、加湿をはじめ、外
気の取り入れや送風量の調整を行うことができる。

【００２８】次に、本実施形態の空調システム１の動作
を説明する。ここでは、図２及び図３のフローチャート
に基づき空調制御装置１０における処理を中心に説明す
る。図２は、室９９内を空調する場合の目標温度及び目
標湿度を算出する目標温度・目標湿度設定処理を示すフ
ローチャートである。この処理は、空調制御装置１０の
ＲＯＭ１２に予め記憶されたプログラムに基づき、ＣＰ
Ｕ１１によって実行される処理である。

【００２９】まず最初のステップＳ１００において、上
述した各種センサからのデータ入力を行う。つまり、室
９９内の温度センサ３１、湿度センサ３２、風量センサ
３３、風圧センサ３４及び風速センサ３５と、室９９外
の外気温度センサ７１及び外気湿度センサ７２からのデ
ータをデータ入力部１７を介して入力する。これによっ
て、室９９内の温度、湿度、気流と、室９９外の外気の
温度、湿度に基づく処理を行う。

【００３０】Ｓ１１０では、室９９内の温度及び湿度か
ら不快指数を算出する。不快指数は、周知の下記式に基
づいて算出すればよい。すなわち、 不快指数＝（乾球温度＋湿球温度）×０．７２＋４０．
６ である。

【００３１】続くＳ１２０では、算出した不快指数を室
９９内の気流に基づき補正し、気流による影響を加味し
た不快度合を算出する。本実施形態では、予め風速１ｍ
／ｓの気流による不快指数の変化を示す離散的なデータ
が空調制御装置１０のＲＯＭ１２に記憶されているもの
とし、この離散的なデータを内挿することにより気流に
よる補正を行う。例えば具体的には以下のように内挿す
ることが一例として考えられる。

【００３２】具体的に風速１ｍ／ｓの気流に対して、
「８６」の不快指数が「８０」となり、「８０」の不快
指数が「７５」となり、「７５」の不快指数が「７０」
となり、「７０」の不快指数が「６８」になるというデ
ータが記憶されているとする。このとき、区間［８６〜
８０］，区間［８０〜７５］，区間［７５〜７０］，区
間［７０〜６８］の各区間を考え、それぞれの区間の幅
を求めてランク係数なる値を算出しておく。すなわち、
区間［８６〜８０］に対するランク係数は７（８６−８
０＋１）とし、同様に、区間［８０〜７５］に対するラ
ンク係数は６、区間の［７５〜７０］に対するランク係
数は６、区間［７０〜６８］に対するランク係数は３と
する。そして、Ｓ１１０で算出された不快指数がどの区
間に入るかを判断することによって、その区間に対する
ランク係数を用いて、下記式によって補正項ｋを算出
し、この補正項ｋだけ不快指数を小さく見積もる。

【００３３】補正項ｋ＝風速（ｍ／ｓ）×ランク係数×
環境及び人的要素に基づく係数ここで、環境及び人的要
素に基づく係数とは、室９９内に何人いるかというよう
な不特定要素によって不快度合が変化することを考慮す
るものである。本実施形態では、この係数を１〜５の５
段階に設定できるようにしており、１が気流の影響によ
る快適性の向上を最も小さく見積もる場合であり、５が
気流の影響による快適性の向上を最も大きく見積もる場
合である。本実施形態の空調システム１では、種々の経
験的事実に基づく試行錯誤の結果からこの係数を１〜５
の５段階設定としたが、この係数は、必ずしも１〜５の
５段階に設定する必要はなく、適宜調整することが可能
である。なお、この係数は、上述した空調制御装置１０
のキーボード１５によって入力設定することができるも
のとする。ところで、この係数が小さく設定されるほ
ど、気流による不快感の低下が小さく算出されるため、
例えば冷却運転や除湿運転時間が増し、結果として省エ
ネルギー効果が小さくなる。

【００３４】具体的に例えば室９９内の温度及び湿度か
ら算出した不快指数が「８２」であり、気流が風速０．
１ｍ／ｓであった場合、環境及び人的要素に基づく係数
を標準的な「３」とした場合には、補正項ｋ＝０．１×
７×３＝２．１となる。従って、温度及び湿度によって
算出された不快指数「８２」に気流による影響を加えた
不快度合は、８２−２．１＝７９．９となる。

【００３５】Ｓ１３０では、温度及び湿度の２変数で示
される快適範囲を設定する。本実施形態では、快適範囲
は、人間の温熱感覚に影響を及ぼす温熱４要素と呼ばれ
る環境側の温度、湿度、放射及び気流の４要素と人体側
の代謝量、着衣量の計６要素を考慮した新有効温湿度
と、上述のように算出した不快度合とに基づき設定す
る。なお、本実施形態に用いる新有効温湿度は、１９７
２年にＡＳＨＲＡＥ（アメリカ暖房冷凍空調学会）によ
って提案されたものであり、特に標準的な条件における
新標準有効温湿度であるとする。ここで標準的な条件と
は、着衣量０．６ｃｌｏ、代謝量１．０ｍｅｔ、風速
０．１ｍ／ｓｅｃ以下、周囲からの輻射の影響を受けな
いというものである。

【００３６】新標準有効温湿度に基づく所定範囲が予め
空調制御装置１０のＲＯＭ１２に記憶されているものと
し、Ｓ１３０では、この所定範囲とリアルタイムに算出
される不快度合に基づいて快適範囲を決定する。例え
ば、快適範囲は、図６に示すように、新標準有効温湿度
に基づき予め設定された点ａ〜ｄによって囲まれた領域
と、不快度合「７０」以下の領域とで形成される領域Ｂ
（図６中に斜線を施した領域）として設定されるという
具合である。

【００３７】続くＳ１４０にて、このように設定された
快適範囲内に目標温度、目標湿度を設定する。このと
き、室９９内の空気の温度及び湿度を目標温度及び目標
湿度まで移行させる場合に空調装置２０の運転負荷が最
も少なくなるように快適範囲内に目標温度及び目標湿度
を設定する。

【００３８】ここで、図４及び図５に基づいて、目標温
度及び目標湿度の設定処理を具体的に説明する。図４
は、空気の状態を示す説明図であり、ある状態にある空
気は図４中の一点にて示される。ここでは、横軸を乾球
温度、縦軸を絶対湿度とし、「快適範囲」を点ａ，ｂ，
ｃ，ｄの４点で囲まれた領域Ａとして示した。なお、こ
こでの説明を簡単にするために、快適範囲は不快度合を
考慮せず考えるものとする。

【００３９】まず、無駄なく空調装置２０を運転するた
め、マクロ的に見た場合に直線的に、かつ、領域Ａの境
界上へ、空調装置２０を介して空気の状態を移行させ
る。例えば、図４に示すように、点αで示す状態の空気
を点βで示す状態へ移行させるという具合である。以
下、点βのような移行先の点を目標点ということとす
る。

【００４０】例えば、点αに対する目標点は領域Ａの辺
ｂｃ上に設定されることになる。つまり、領域Ａを形成
する辺ａｂ，辺ｂｃ，辺ｃｄ，辺ｄａを延長して示され
る領域，，，，，，，を考えた場合、
室９９内の空気の状態が領域内の一点で示される場合
は辺ｂｃ上に目標点を設定し、室９９内の空気の状態が
領域内の一点で示される場合は辺ａｂ又は辺ｂｃ上に
目標点を設定する。同様に、領域にある場合には辺ａ
ｂ上に、領域にある場合には辺ａｂ又は辺ｄａ上に、
領域にある場合には辺ｄａ上に、領域にある場合に
は辺ｄａ又は辺ｃｄ上に、領域にある場合には辺ｃｄ
上に、領域にある場合には辺ｂｃ又は辺ｃｄ上に目標
点を設定する。

【００４１】さらに、空調装置２０の運転負荷を最も少
なくするように、この境界上の一点に目標点を設定す
る。このとき、空調装置２０におけるぞれの運転形態、
すなわち冷却制御部２１を介した冷却運転、除湿制御部
２２を介した除湿運転、加熱制御部２３を介した加熱運
転、加湿制御部２４を介した加湿運転のエネルギー効率
を考慮して決定する。なお、エネルギー効率とは、それ
ぞれの運転形態における単位時間あたりの必要電力量と
空気のエンタルピ変化量との変換効率をいう。このエネ
ルギー効率を考慮した目標点の決定、すなわち目標温度
及び目標湿度の決定を、図５の説明図に基づいて具体的
に説明する。図５は、図４と同様の空気の状態を示す説
明図である。図５についても、横軸を乾球温度、縦軸を
絶対温度とし、点ａ，ｂ，ｃ，ｄの４点で囲まれた領域
Ａを「快適範囲」として示した。なお、室９９内の空気
が点αで示されているものとして以下の説明を続ける。

【００４２】上述したように、点αに対する目標点は、
辺ｂｃ上のどこかに設定されることになる。ここで点α
と同じ絶対湿度を持つ空気を破線で示した。この破線と
辺ｂｃの交点を点βとする。本実施形態の空調制御装置
１０は、点βよりも点ｂに近い側に目標点を設定するこ
とを想定すると、空調装置２０に対して加湿運転及び加
熱運転を指示することになり、点βよりも点ｃに近い側
に目標点を設定することを想定すると、空調装置２０に
対して加熱運転及び除湿運転を指示することになり、点
βを目標点として設定することを想定すると空調装置２
０に対して加熱運転のみを指示することになる。このと
き、加湿運転、加熱運転、除湿運転のそれぞれのエネル
ギー効率、すなわち室９９内の空気のエンタルピへの変
換効率を考慮して、最も空調装置２０の運転負荷が少な
くなるように目標点を設定するのである。例えば、点β
へ移行する場合と点βよりも点ｃに近い側にある点γへ
移行する場合を比較した場合、点γへの移行は点βへの
移行に対して加熱運転は少なくてすむが、一方、除湿運
転が必要となってくる。そこで、加熱運転及び除湿運転
のエネルギー効率を考えることによって最もベストな配
分を決定し、この配分に基づいて目標点を設定するとい
う具合である。

【００４３】ここで再び図２に示すフローチャートを参
照し、Ｓ１５０以降の処理の説明を続ける。上述したよ
うにＳ１４０において目標温度及び目標湿度が設定され
ると、続くＳ１５０にて、外気温度センサ７１からの外
気の温度と、Ｓ１４０にて設定した目標温度との差が所
定値以上であるか否かを判断する。ここでの所定値は冷
房時には３〜５℃、暖房時には１０〜２０℃が一般的で
ある。ここで外気の温度と目標温度との差が所定値以上
であると判断された場合（Ｓ１５０：ＹＥＳ）、Ｓ１６
０にて、外気の温度と目標温度との差が所定値よりも小
さくなるように目標温度に対する補正を行い、その後、
本目標温度・目標湿度設定処理を終了する。一方、外気
の温度と目標温度との差が所定値よりも小さいと判断さ
れた場合（Ｓ１５０：ＮＯ）、Ｓ１６０の処理を実行せ
ず、本目標温度・目標湿度設定処理を終了する。

【００４４】図３は、図２に基づき上述した目標温度・
目標湿度設定処理によって設定された目標温度及び目標
湿度に基づく運転制御処理を示すフローチャートであ
る。この処理も、空調制御装置１０のＲＯＭ１２に予め
記憶されたプログラムに基づき、空調制御装置１０のＣ
ＰＵ１１が実行する処理である。なお、この処理は、目
標温度、目標湿度が設定された後、繰り返し実行され
る。

【００４５】まず最初のステップＳ２００において、各
種センサからのデータ入力を行う。この処理は、上述し
たＳ１００と同様のものであり、室９９内の温度センサ
３１、湿度センサ３２、風量センサ３３、風圧センサ３
４及び風速センサ３５と、室９９外の外気温度センサ７
１及び外気湿度センサ７２からのデータをデータ入力部
１７を介して入力するものである。

【００４６】Ｓ２１０では、室９９外の外気温度センサ
７１及び外気湿度センサ７２から入力される外気の温度
及び湿度に基づいて外気のエンタルピを算出する。続く
Ｓ２２０では、室９９内の温度センサ３１及び湿度セン
サ３２から入力される内気の温度及び湿度に基づいて内
気のエンタルピを算出する。なお、Ｓ２１０及びＳ２２
０におけるエンタルピは、乾球温度と絶対湿度より下記
式によって算出することができる。

【００４７】エンタルピ＝０．２４×乾球温度＋絶対湿
度×（５９７．３＋０．４４×乾球温度） なお、ここで、０．２４は乾き空気の定圧比熱、５９
７．３は０℃における水の蒸発潜熱、０．４４は水蒸気
の定圧比熱である。

【００４８】そして、Ｓ２３０では、外気の取り入れが
有効か否かを判断する。この処理は、算出した内気のエ
ンタルピと外気のエンタルピとを比較することによっ
て、外気を取り入れることで目標温度及び目標湿度に室
９９内の温度及び湿度を近づけることができるか否かを
判断するものである。ここで外気の取り入れが有効であ
ると判断した場合（Ｓ２３０：ＹＥＳ）、Ｓ２４０にて
ダンパ５４の切替指示を出力し、その後、本運転制御処
理を終了する。なお、ダンパ５４の切替指示は、空調制
御装置１０の指示部１８を介して空調装置２０のダンパ
制御部２６へ出力される。その結果、空調装置２０のダ
ンパ制御部２６は、送風用ダクト５２の途中に設けられ
たダンパ５４を切り替える。これによって、外気取入口
５１から室９９へ外気が取り入れられる。一方、外気の
取り入れが有効でないと判断した場合（Ｓ２３０：Ｎ
Ｏ）、Ｓ２５０へ移行する。

【００４９】Ｓ２５０では、契約電力量を越えるか否か
を判断する。この処理は、空調装置２０の運転で使用さ
れる電力量の先行き予測を行い、その予測に基づいて契
約電力量を越えるか否かを判断するものである。ここで
契約電力量を越えると判断した場合（Ｓ２５０：ＹＥ
Ｓ）、Ｓ２６０にて送風運転指示を行い、本運転制御処
理を終了する。送風運転指示は、空調制御装置１０の指
示部１８を介して空調装置２０の送風量制御部２５へ出
力される。その結果、空調装置２０の送風量制御部２５
は送風ファン２７のみによる送風運転を開始する。これ
によって、電力のピークカットが実現できる。一方、契
約電力量を越えないと判断した場合（Ｓ２５０：Ｎ
Ｏ）、Ｓ２７０へ移行する。

【００５０】Ｓ２７０では、室９９内の空気の温度及び
湿度をＲＡＭ１３に記憶された目標温度及び目標湿度へ
移行させるように、空調制御装置１０の指示部１８を介
して、空調装置２０の冷却制御部２１、除湿制御部２
２、加熱制御部２３及び加湿制御部２４の少なくとも１
つへ運転指示を出力する。これによって、吸込用ダクト
５３から取り込まれた空気が加熱又は冷却、加湿又は除
湿され送風用ダクト５２によって室９９内へ送られる。
なお、Ｓ２７０の処理が繰り返し実行されることによっ
て、室９９内の空気の温度及び湿度は、目標温度及び目
標湿度まで直線的に移行される。その後、本運転制御処
理を終了する。

【００５１】次に、本実施形態の空調システム１の発揮
する効果を説明する。本実施形態の空調システム１にお
ける空調制御装置１０では、室９９内の温度及び湿度か
ら不快指数を算出し（図２中のＳ１１０）、算出した不
快指数を室９９内の気流に基づき補正して気流による影
響を加味した不快度合を算出する（図２中のＳ１２
０）。そして、人間の温熱感覚に影響を及ぼす６要素を
考慮した快適性指標である新標準有効温湿度と、算出し
た不快度合に基づき快適範囲を設定し（図２中のＳ１３
０）、この快適範囲内へ室９９内の温度及び湿度を移行
させる。これによって、人間にとって快適な空調を実現
することができる。また、快適範囲内へ室９９内の温度
及び湿度を移行させる場合、空調装置２０の運転負荷を
最も少なくするようにその快適範囲内に目標温度及び目
標湿度を設定し（図２中のＳ１４０）、この目標温度及
び目標湿度への運転制御を行う（図３中のＳ２７０）。
これによって、上述した人間に優しく快適な空調を実現
するだけでなく、省エネルギー化が実現される。

【００５２】また、本実施形態の空調システム１におけ
る空調制御装置１０では、設定した目標温度と外気の温
度とを比較し（図２中のＳ１５０）、目標温度と外気の
温度との差が所定値以上である場合には（図２中のＳ１
５０：ＹＥＳ）、所定値よりも小さくなるように目標温
度を補正する（図２中のＳ１６０）。これによって、室
９９から外部へ、又は外部から室９９へ移動した場合の
ヒートショックが防止でき、人間に対してより優しくよ
り快適な空調制御を実現することができる。

【００５３】さらにまた、本実施形態の空調システム１
における空調制御装置１０では、外気のエンタルピと内
気のエンタルピを算出し（図３中のＳ２１０及びＳ２２
０）、これらを比較することによって外気の取り入れの
有効性を判断し（図３中のＳ２３０）、省エネルギーに
貢献すると判断される場合には（図３中のＳ２３０：Ｙ
ＥＳ）、ダンパの切替指示を空調装置２０に対して行う
（図３中のＳ２４０）。これによって、空調装置２０の
運転負荷をさらに減少させることが可能となり、一層の
省エネルギー化が図られる。

【００５４】また、本実施形態の空調システム１では、
空調制御装置１０が空調装置２０の消費電力量を予測す
る。そして、契約電力量を越えると判断した場合（図３
中のＳ２５０：ＹＥＳ）、空調制御装置１０は指示部１
８を介して空調装置２０へ送風運転を指示する。結果と
して、ピークカット制御が行われることになり、契約電
力量を基準とした省エネルギー制御を行うことができ
る。

【００５５】以上、本発明はこのような実施形態に何等
限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範
囲において種々なる形態で実施し得る。例えば、上記実
施形態の空調システム１と同様の機能の空調システム２
を、図７に示すように、不快度合算出装置３０と、運転
制御装置４０と、空調装置２０とで構成することが考え
られる。

【００５６】この場合、不快度合算出装置３０は、制御
手段としてのＣＰＵ１１と、プログラム記憶手段として
のＲＯＭ１２と、一時記憶手段としてのＲＡＭ１３と、
各種設定値を入力するためのキーボード１５と、算出し
た不快度合等を表示する表示装置１４と、運転制御装置
４０へ算出した不快度合データを送信するためのデータ
送信部３９と、温度センサ３１と、湿度センサ３２と、
風量センサ３３と、風圧センサ３４と、風速センサ３５
と、各種センサからのデータを入力するデータ入力部１
７とを備えており、携帯可能に構成されている。また、
不快度合算出装置３０は、上記実施形態における室９９
内で使用されるものとする。

【００５７】一方、運転制御装置４０は、制御手段とし
てのＣＰＵ４１と、プログラム記憶手段としてのＲＯＭ
４２と、一時記憶手段としてのＲＡＭ４３と、不快度合
算出装置３０のデータ送信部３９から送信される不快度
合データを受信するためのデータ受信部４９と、空調装
置２０への運転指示を行うための指示部１８とを備えて
いる。そして、空調システム２全体の動作としては、図
２及び図３のフローチャートに基づいて上述した説明と
同様となる。但し、空調システム２では、図２に示した
目標温度・目標湿度設定処理のうちのＳ１２０までの処
理を不快度合算出装置３０が行い、Ｓ１３０以降の処理
を運転制御装置４０が行う。また、図３に示した運転制
御処理は全て運転制御装置４０が行う。

【００５８】このような携帯可能な不快度合算出装置３
０を構成することによって、室９９内の所定位置に固定
された各種センサからのデータに基づいて一連の制御を
行う空調システム１に比べて、室９９内の種々の場所で
不快度合を測定することができ、より快適な空調制御を
実現することが可能となる。また、不快度合算出装置３
０は、空調制御以外の他の制御に用いることも考えられ
るし、また、算出した不快度合を表示装置１４によって
表示するよう構成すれば、不快度合算出計として用いる
こともできる。なお、ここでの不快度合算出装置３０が
請求項９又は１０に示した「不快度合算出装置」に相当
する。

【００５９】ところで、上記実施形態の空調システム１
における空調制御装置１０や、図７に示した空調システ
ム２における不快度合算出装置３０及び運転制御装置４
０で実行されるプログラムは、ＲＯＭ１２，４２に記憶
していたが、このプログラムをフロッピーディスク、光
磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク等のコン
ピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶して用いること
も考えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の空調システムの概略構成を示すブロ
ック図である。

【図２】実施形態の空調制御装置における目標温度・目
標湿度設定処理を示すフローチャートである。

【図３】実施形態の空調制御装置における運転制御処理
を示すフローチャートである。

【図４】目標温度・目標湿度の設定を説明するためのグ
ラフである。

【図５】目標温度・目標湿度の設定を説明するためのグ
ラフである。

【図６】快適範囲の設定を説明するためのグラフであ
る。

【図７】別実施形態の空調システムの概略構成を示すブ
ロック図である。

【符号の説明】

１，２…空調システム １０…空調制御装置 １１…ＣＰＵ １２…ＲＯＭ １３…ＲＡＭ １４…表示装
置 １５…キーボード １６…通信ポ
ート １７…データ入力部 １８…指示部 ２０…空調装置 ２１…冷却制御部 ２２…除湿制
御部 ２３…加熱制御部 ２４…加湿制
御部 ２５…送風量制御部 ２６…ダンパ
制御部 ２７…送風ファン ３１…温度センサ ３２…湿度セ
ンサ ３３…風量センサ ３４…風圧セ
ンサ ３５…風速センサ ５１…外気取
入口 ５２…送風用ダクト ５３…吸込用
ダクト ５４…ダンパ ７１…外気温
度センサ ７２…外気湿度センサ ３０…不快度合算出装置 ３９…データ送信部 ４０…運転制
御装置 ４１…ＣＰＵ ４２…ＲＯＭ ４３…ＲＡＭ ４９…データ
受信部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−213493（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−13750（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−9810（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−133946（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−42990（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−86488（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−186339（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24F 11/02 102 F24F 11/02

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】温度及び湿度で示される快適範囲内の目標
   温度及び目標湿度へ室内の温度及び湿度を移行させるよ
   う加湿運転、加熱運転、除湿運転及び冷却運転のうち少
   なくとも１つを空調装置に対して指示する空調制御装置
   であって、 前記快適範囲に室内の温度及び湿度を移行させる場合、
   前記加湿運転、加熱運転、除湿運転及び冷却運転のそれ
   ぞれの運転形態におけるエネルギー効率を考慮して前記
   空調装置の運転負荷が最も少なくなるように前記目標温
   度及び目標湿度を設定し、 さらに、室外の温度と前記設定された目標温度との温度
   差が所定値以下となるように前記目標温度を補正するこ
   と を特徴とする空調制御装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の空調制御装置において、 前記快適範囲は、標準的な着衣量、代謝量、気流及び放
   射を考慮した新標準有効温湿度に基づいて設定された範
   囲であることを特徴とする空調制御装置。
3. 【請求項３】請求項１に記載の空調制御装置において、 前記快適範囲は、標準的な着衣量、代謝量、気流及び放
   射を考慮した新標準有効温湿度と、不快度合とに基づい
   て設定された範囲であることを特徴とする空調制御装
   置。
4. 【請求項４】請求項３に記載の空調制御装置において、 前記不快度合は、室内の温度及び湿度から算出される不
   快指数を室内の気流に基づき補正して算出したものであ
   ることを特徴とする空調制御装置。
5. 【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の空調制御
   装置において、 室外の温度及び湿度に基づき外気のエンタルピを算出
   し、前記室内の温度及び湿度に基づいて算出した内気の
   エンタルピと比較し、外気の取り入れを行うことによっ
   て前記室内の温度及び湿度が前記快適範囲内の目標温度
   及び目標湿度に近づくと判断した場合には、前記外気の
   取り入れを前記空調装置に指示するよう構成されている
   こと を特徴とする空調制御装置。
6. 【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載の空調制御
   装置において、 前記空調装置における消費電力量の先行き予測を行い、
   当該消費電力量が契約電力量を越えると判断した場合に
   は、前記室内の温度及び湿度の移行制御に優先して、電
   力のピークカット制御を行うように構成されていること
   を特徴とする空調制御装置。
7. 【請求項７】請求項１〜６のいずれかに記載の空調制御
   装置と、 当該空調制御装置による制御対象である前記空調装置と
   からなることを特徴とする空調システム。
8. 【請求項８】室内の温度、湿度に基づき不快指数を算出
   し、当該算出した不快指数を室内の気流に基づき補正し
   て不快度合を算出する不快度合算出装置であって、 所定量の気流による不快指数の変化を示すデータを記憶
   しておき、当該データを内挿して前記不快度合を算出す
   ることを特徴とする不快度合算出装置。
9. 【請求項９】請求項１〜６のいずれかに記載の空調制御
   装置として又は請求項８に記載の不快度合算出装置とし
   てコンピュータシステムを機能させるためのプログラム
   を記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。