JP3455490B2 - 大空間空調制御システム - Google Patents
大空間空調制御システムInfo
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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、ドーム球場や大
ホールなどの大空間の空調制御を行う大空間空調制御シ
ステムに関するものである。 【０００２】 【従来の技術】図７に従来の大空間空調制御システムの
ブロック構成図を示す。この大空間空調制御システムで
は、大空間におけるゾーンＡの室温を室内温度検出器１
Ａにより検出し、ゾーンＢの室温を室内温度検出器１Ｂ
により検出し、室内温度検出器１Ａからの室温検出値Ｔ
Ｒ１pvと室温設定値ＴＲspとの差ΔＴＲ１を減算器２Ａ
により求め、室内温度検出器１Ｂからの室温検出値ＴＲ
２pvと室温設定値ＴＲspとの差ΔＴＲ２を減算器２Ｂに
より求め、この減算器２Ａおよび２Ｂにより求めた温度
差ΔＴＲ１およびΔＴＲ２をＰＩＤ演算部３Ａおよび３
Ｂへ与えるようにしている。 【０００３】ＰＩＤ演算部３Ａは、減算器２Ａからの温
度差ΔＴＲ１に対してＰＩＤ（比例、積分、微分）演算
を施し、温度差ΔＴＲ１に応じたＰＩＤ出力を得る。Ｐ
ＩＤ演算部３Ｂは、減算器２Ｂからの温度差ΔＴＲ２に
対してＰＩＤ（比例、積分、微分）演算を施し、温度差
ΔＴＲ２に応じたＰＩＤ出力を得る。ＰＩＤ演算部３Ａ
および３ＢからのＰＩＤ出力はカスケード演算部４Ａお
よび４Ｂへ与えられる。カスケード演算部４Ａは、予め
設定されているＰＩＤ−給気温度設定値テーブル（図
８）を用い、ＰＩＤ演算部３ＡからのＰＩＤ出力に応じ
た給気温度設定値ＴＳ１spを求める。カスケード演算部
４Ｂは、予め設定されているＰＩＤ−給気温度設定値テ
ーブルを用い（図８）、ＰＩＤ演算部３ＢからのＰＩＤ
出力に応じた給気温度設定値ＴＳ２spを求める。 【０００４】カスケード演算部４Ａにより求められた給
気温度設定値ＴＳ１spはゾーンＡに対して設定される。
カスケード演算部４Ｂにより求められた給気温度設定値
ＴＳ２spはゾーンＢに対して設定される。ゾーンＡへの
給気吹き出し口には給気温度検出器５Ａが設けられてお
り、給気温度検出器５Ａにより検出されるゾーンＡへの
給気温度ＴＳ１pvと給気温度設定値ＴＳ１spとの差ΔＴ
Ｓ１が減算器６Ａにより求められ、ＰＩＤ演算部７Ａへ
与えられる。ゾーンＢへの給気吹き出し口には給気温度
検出器５Ｂが設けられており、給気温度検出器５Ｂによ
り検出されるゾーンＢへの給気温度ＴＳ２pvと給気温度
設定値ＴＳ２spとの差ΔＴＳ２が減算器６Ｂにより求め
られ、ＰＩＤ演算部７Ｂへ与えられる。 【０００５】ＰＩＤ演算部７Ａは、減算器６Ａからの温
度差ΔＴＳ１に対してＰＩＤ（比例、積分、微分）演算
を施し、温度差ΔＴＳ１に応じたＰＩＤ出力を得る。Ｐ
ＩＤ演算部７Ｂは、減算器６Ｂからの温度差ΔＴＳ２に
対してＰＩＤ（比例、積分、微分）演算を施し、温度差
ΔＴＳ２に応じたＰＩＤ出力を得る。ＰＩＤ演算部７Ａ
からのＰＩＤ出力はプロセス８Ａ内の制御弁へ与えら
れ、この制御弁の開度調整によってゾーンＡへの給気温
度が制御される。ＰＩＤ演算部７ＢからのＰＩＤ出力は
プロセス８Ｂ内の制御弁へ与えられ、この制御弁の開度
調整によってゾーンＢへの給気温度が制御される。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の大空間空調制御システムでは、プロセス８Ａ
や８Ｂ（制御弁の変化が給気温度変化となるプロセス
）において制御弁が調整されてから給気温度が変化し
始めるまでの時間は短いが、給気温度の変化に対してゾ
ーンＡやＢにおける室温が変化し始めるまでの時間は長
い。すなわち、従来の大空間空調制御システムでは、給
気温度変化が室温変化となるプロセス９（プロセス）
において、ゾーンＡやＢへの給気温度の変化に対して室
温が変化し始めるまでの時間（無駄時間：図９に示すＴ
Ｍ）が長く、応答性が悪かった。また、従来の大空間空
調制御システムでは、プロセス８Ａと８Ｂとの間での相
互干渉を考慮していないが、プロセス９においてはゾー
ンＡとＢとの間で相互に干渉し、室温設定値の変更や外
乱に対し、ゾーンＡやＢにおける室温が上下動を繰り返
し、室温設定値に合わせ込まれるまでに時間がかかると
いう問題があった。 【０００７】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、その目的とするところは、給気温度の
変化に対して空調ゾーンの室温が変化し始めるまでの無
駄時間を見かけ上（又は制御演算上）短くすることがで
き、また室温設定値の変更や外乱に対し相互に干渉する
空調ゾーンにおける室温を速やかに室温設定値に合わせ
込むことのできる大空間空調制御システムを提供するこ
とにある。 【０００８】 【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明は、第１の空調ゾーンへの給気温度の検
出値から給気温度の変化に対して第１の空調ゾーンにお
ける室温が変化し始めるまでの無駄時間を考慮した補正
値を求め、この補正値と第１の空調ゾーンにおける室温
検出値とから無駄時間がない場合の第１の空調ゾーンに
おける室温検出値を予測し、この予測した室温検出値と
室温設定値とから第１の空調ゾーンへの給気温度設定値
を求め、また、第２の空調ゾーンへの給気温度の検出値
から給気温度の変化に対して第２の空調ゾーンにおける
室温が変化し始めるまでの無駄時間を考慮した補正値を
求め、この補正値と第２の空調ゾーンにおける室温検出
値とから無駄時間がない場合の第２の空調ゾーンにおけ
る室温検出値を予測し、この予測した室温検出値と室温
設定値とから第２の空調ゾーンへの給気温度設定値を求
め、この求めた第１の空調ゾーンへの給気温度設定値お
よび第２の空調ゾーンへの給気温度設定値を補正し第１
の空調ゾーンと第２の空調ゾーンとの相互干渉を補償し
た給気温度設定値を得るようにしたものである。 【０００９】この発明によれば、第１の空調ゾーンへの
給気温度の検出値から無駄時間を考慮した補正値が求め
られ、この補正値と第１の空調ゾーンにおける室温検出
値とから無駄時間がない場合の第１の空調ゾーンにおけ
る室温検出値が予測され、この予測された室温検出値と
室温設定値とから第１の空調ゾーンへの給気温度設定値
が求められる。また、第２の空調ゾーンへの給気温度の
検出値から無駄時間を考慮した補正値が求められ、この
補正値と第２の空調ゾーンにおける室温検出値とから無
駄時間がない場合の第２の空調ゾーンにおける室温検出
値が予測され、この予測された室温検出値と室温設定値
とから第２の空調ゾーンへの給気温度設定値が求められ
る。そして、この求められた第１の空調ゾーンへの給気
温度設定値および第２の空調ゾーンへの給気温度設定値
が補正され、第１の空調ゾーンと第２の空調ゾーンとの
相互干渉を補償した給気温度設定値が得られる。 【００１０】 【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態に基づ
き詳細に説明する。図１はこの発明の一実施の形態を示
す大空間空調制御システムのブロック構成図である。同
図において、図７と同一符号は同一或いは同等構成要素
を示し、その説明は省略する。 【００１１】この実施の形態では、室内温度検出器１Ａ
と減算器２Ａとの間に加算器１１Ａを設け、給気温度検
出器５Ａと加算器１１Ａとの間に補償器１０Ａを設け、
補償器１０Ａからの補正値α１（後述）を室内温度検出
器１Ａからの室温検出値ＴＲ１pvに加算し、ＴＲ１pv′
として減算器２Ａへ与えるようにしている。同様に、室
内温度検出器１Ｂと減算器２Ｂとの間に加算器１１Ｂを
設け、給気温度検出器５Ｂと加算器１１Ｂとの間に補償
器１０Ｂを設け、補償器１０Ｂからの補正値α２（後
述）を室内温度検出器１Ｂからの室温検出値ＴＲ２pvに
加算し、ＴＲ２pv′として減算器２Ｂへ与えるようにし
ている。 【００１２】また、変化率リミッタ１２を介してカスケ
ード演算部４Ａ′および４Ｂ′へ室温設定値ＴＲspを与
えるようにしている。また、非干渉器１３を設け、カス
ケード演算部４Ａ′および４Ｂ′からの給気温度設定値
ＴＳ１spおよびＴＳ２spを補正し、ゾーンＡとゾーンＢ
との相互干渉を補償した給気温度設定値ＴＳ１sp′およ
びＴＳ２sp′を得、減算器６Ａおよび６Ｂへ与えるよう
にしている。 【００１３】図２は補償器１０Ａ（１０Ｂ）における補
正値α１の算出状況を示すフローチャートである。補償
器１０Ａは、給気温度検出器５Ａからの検出給気温度Ｔ
Ｓ１pvより、下記の１次遅れ計算式を用いて１次遅れ出
力を得る（ステップ２０１）。 １次遅れ＝前回出力＋実行周期／（実行周期＋時定数）
×（今回入力−前回出力） ・・・・（１） 【００１４】ステップ２０１での１次遅れ出力の算出
では、今回入力の項に給気温度検出器５Ａからの検出給
気温度ＴＳ１pvを代入し、前回出力の項に前回の１次遅
れ出力を代入する。また、パラメータとして設定され
ている室温補正係数Ｃ１を、時定数の項に代入する。こ
れにより、１次遅れ出力は、ゾーンＡに無駄時間がな
い場合の室温に相当する値として得られる（図３参
照）。 【００１５】次に、補償器１０Ａは、ステップ２０１で
得た１次出力より、上記（１）式を用いて１次遅れ出
力を得る（ステップ２０２）。ステップ２０２での１
次遅れ出力の算出では、今回入力の項に１次遅れを
代入し、前回出力の項に前回の１次遅れ出力を代入す
る。また、パラメータとして設定されている無駄時間Ｔ
Ｍ１を、時定数の項に代入する。これにより、１次遅れ
出力は、ゾーンＡに無駄時間ＴＭ１がある場合の室温
に相当する値として得られる（図３参照）。 【００１６】そして、補償器１０Ａは、ステップ２０１
で求めた１次遅れからステップ２０２で求めた１次遅
れを差し引き（ステップ２０３）、この差し引いた値
「−」にゲイン（給気温度１℃変化したときの室温
変化の係数）を乗じて（ステップ２０４）、補正値α１
を得る。補償器１０Ｂにおいても、補償器１０Ａと同様
にして、補正値α２を得る。 【００１７】補償器１０Ａからの補正値α１は加算器１
１Ａへ与えられる。加算器１１Ａは、補償器１０Ａから
の補正値α１を室内温度検出器１Ａからの室温検出値Ｔ
Ｒ１pvに加算し、無駄時間がない場合のゾーンＡにおけ
る予測室温ＴＲ１pv′として減算器２Ａへ与える。補償
器１０Ｂからの補正値α２は加算器１１Ｂへ与えられ
る。加算器１１Ｂは、補償器１０Ｂからの補正値α２を
室内温度検出器１Ｂからの室温検出値ＴＲ２pvに加算
し、無駄時間がない場合のゾーンＢにおける予測室温Ｔ
Ｒ２pv′として減算器２Ｂへ与える。 【００１８】図４に室温（ＴＲ１pv，ＴＲ２pv）、予測
室温（ＴＲ１pv′，ＴＲ２pv′）、補正値（α１，α
２）、給気温度（ＴＳ１pv，ＴＳ２pv）をグラフ化して
示す。補償器（１０Ａ，１０Ｂ）を設けることにより、
予測室温（ＴＲ１pv′，ＴＲ２pv′）と室温（ＴＲ１p
v，ＴＲ２pv）とがほゞ同様の変化をすることが分か
る。 【００１９】減算器２Ａは、加算器１１Ａからの予測室
温ＴＲ１pv′と室温設定値ＴＲspとの差ΔＴＲ１を求
め、この求めた温度差ΔＴＲ１をＰＩＤ演算部３Ａへ与
える。減算器２Ｂは、加算器１１Ｂからの予測室温ＴＲ
２pv′と室温設定値ＴＲspとの差ΔＴＲ２を求め、この
求めた温度差ΔＴＲ２をＰＩＤ演算部３Ｂへ与える。 【００２０】ＰＩＤ演算部３Ａは、減算器２Ａからの温
度差ΔＴＲ１に対してＰＩＤ（比例、積分、微分）演算
を施し、温度差ΔＴＲ１に応じたＰＩＤ出力を得る。Ｐ
ＩＤ演算部３Ｂは、減算器３Ｂからの温度差ΔＴＲ２に
対してＰＩＤ（比例、積分、微分）演算を施し、温度差
ΔＴＲ２に応じたＰＩＤ出力を得る。ＰＩＤ演算部３Ａ
および３ＢからのＰＩＤ出力はカスケード演算部４Ａ′
および４Ｂ′へ与えられる。 【００２１】カスケード演算部４Ａ′は、ＰＩＤ演算部
３ＡからのＰＩＤ出力に応じた給気温度設定値ＴＳ１sp
を演算する。カスケード演算部４Ｂ′は、ＰＩＤ演算部
３ＢからのＰＩＤ出力に応じた給気温度設定値ＴＳ２sp
を演算する。本実施の形態では、カスケード演算部４
Ａ′（４Ｂ′）での給気温度設定値ＴＳ１sp（ＴＳ２s
p）の演算に際し、図５（ｂ）に示すようなＰＩＤ出力
−給気温度設定値テーブルを用いている。 【００２２】このテーブルでは、室温設定値ＴＲspに合
わせ、給気温度設定値の上下限を定めると共に、変換部
分を変化させるようにしている。すなわち、給気温度設
定値の上限値をＴＲsp＋ａ２、下限値をＴＲsp−ｂ２と
し、ＴＲsp＋ａ２からＴＲsp＋ａ１の範囲、ＴＲsp＋ａ
１からＴＲsp−ｂ１、ＴＲsp−ｂ１からＴＲsp−ｂ２の
範囲での変換部分の傾斜を変えている。このようなＰＩ
Ｄ出力−給気温度設定値テーブルを用いることにより、
空調能力を保証しながら室温設定値の変化によりよく追
従し、またコールドドラフトを防止したり、温風の到達
域を確保することが可能となる。 【００２３】カスケード演算部４Ａ′および４Ｂ′には
変化率リミッタ１２を介して室温設定値ＴＲspが与えら
れる。変化率リミッタ１２は、室温設定値ＴＲspの急激
な変化に対し、その上下限値を規制する。すなわち、変
化率リミッタ１２は、室温設定値ＴＲspの変化が急激で
ある場合、そのまま室温設定値ＴＲspをカスケード演算
部４Ａ′および４Ｂ′に与えず、その上下限値を規制し
て与える。カスケード演算部４Ａ′および４Ｂ′は、こ
の上下限値の規制された室温設定値ＴＲspに合わせて給
気温度設定値の上下限および変換部分の傾斜が定められ
るＰＩＤ出力−給気温度設定値テーブルから、ＰＩＤ出
力に応じた給気温度設定値ＴＳ１spおよびＴＳ２spを得
る。ＰＩＤ演算部３Ａ，３Ｂの比例項に設定変更時の補
正分が含まれているため、ＰＩＤパラメータに影響を与
えないように変化速度を抑えるために変化率リミッタ１
２を設けている。 【００２４】カスケード演算部４Ａ′により求められた
給気温度設定値ＴＳ１spおよびカスケード演算部４Ｂ′
により求められた給気温度設定値ＴＳ２spは非干渉器１
３へ与えられる。非干渉器１３は、カスケード演算部４
Ａ′および４Ｂ′からの給気温度設定値ＴＳ１spおよび
ＴＳ２spを補正し、ゾーンＡとゾーンＢとの相互干渉を
補償した給気温度設定値ＴＳ１sp′およびＴＳ２sp′と
し、減算器６Ａおよび６Ｂへ与える。 【００２５】非干渉器１３での相互干渉の補償について
図６を用いて具体的に説明する。ゾーンＡに外乱（温度
上昇）が発生した場合、室内温度ＴＲ１pvが上昇し、制
御の結果として給気温度ＴＳ１pvが低下する。その結
果、室内温度ＴＲ２pvが低下し、給気温度ＴＳ２pvが上
昇する。その結果、室内温度ＴＲ１pvが上昇する・・・
・、というサイクルを繰り返す。 【００２６】給気温度ＴＳ１pvが１０℃下降した場合に
室内温度ＴＲ１pvが４℃、室内温度ＴＲ２pvが１℃下降
するものとする。ここで、室内温度ＴＲ１pvを１℃下降
させたい場合、干渉Ａ→Ａ＝４／１０、干渉Ａ→Ｂ＝１
／１０、干渉Ｂ→Ｂ＝４／１０、干渉Ｂ→Ａ＝１／１０
とし、つぎのようにして給気温度ＴＳ１pvとＴＳ２pvの
変化幅を求める。 【００２７】非干渉器１３を設けない場合に干渉Ａ→Ａ
から求められる給気温度ＴＳ１pvをゾーンＡ単純吹き出
し温度、干渉Ｂ→Ｂから求められる給気温度ＴＳ２pvを
ゾーンＢ単純吹き出し温度と呼ぶと、ゾーンＡで室内温
度ＴＲ１pvが１℃上昇したので、ゾーンＡ単純吹き出し
温度は２．５℃下降、ゾーンＢ単純吹き出し温度は±０
℃となる。 【００２８】ゾーンＡ吹き出し温度＝（ゾーンＡ単純吹
き出し温度×干渉ＡＡ×干渉ＢＢ−ゾーンＢ単純吹き出
し温度×干渉ＢＡ×干渉ＢＢ）／（干渉ＡＡ×干渉ＢＢ
−干渉ＡＢ×干渉ＢＡ）＝（２．５×０．４×０．４−
０×０．１×０．４）／（０．４×０．４−０．１×
０．１）＝２．６６６６６７≒２．７℃降下 ゾーンＢ吹き出し温度＝（ゾーンＢ単純吹き出し温度×
干渉ＡＡ×干渉ＢＢ−ゾーンＡ単純吹き出し温度×干渉
ＡＡ×干渉ＡＢ）／（干渉ＡＡ×干渉ＢＢ−干渉ＡＢ×
干渉ＢＡ）＝（０×０．４×０．４−２．５×０．４×
０．１ ／（０．４×０．４−０．１×０．１）＝−
０．６６６６７＝０．６７℃上昇 となる。この式に従って非干渉器１３において給気温度
設定値ＴＳ１sp′およびＴＳ２sp′を得る。この式には
過渡状態が考慮されていないが、他のＰＩＤ演算、無駄
時間補償で過渡状態は補償されているものと扱うことが
できる。 【００２９】 【発明の効果】以上説明したことから明らかなように本
発明によれば、無駄時間がない場合の第１の空調ゾーン
における室温検出値を予測する第１の室温検出値予測手
段と、無駄時間がない場合の第２の空調ゾーンにおける
室温検出値を予測する第２の室温検出値予測手段と、第
１の空調ゾーンへの給気温度設定値および第２の空調ゾ
ーンへの給気温度設定値を補正し第１の空調ゾーンと第
２の空調ゾーンとの相互干渉を補償した給気温度設定値
を得る非干渉手段とを設けたことにより、給気温度の変
化に対して空調ゾーンの室温が変化し始めるまでの無駄
時間を見かけ上（又は制御演算上）短くすることがで
き、また室温設定値の変更や外乱に対し相互に干渉し合
う空調ゾーンにおける室温を速やかに室温設定値に合わ
せ込むことができるようになることで、大空間であって
も設定値変更や外乱に対する追従性を確保しながら、安
定した制御性が得られる。
ホールなどの大空間の空調制御を行う大空間空調制御シ
ステムに関するものである。 【０００２】 【従来の技術】図７に従来の大空間空調制御システムの
ブロック構成図を示す。この大空間空調制御システムで
は、大空間におけるゾーンＡの室温を室内温度検出器１
Ａにより検出し、ゾーンＢの室温を室内温度検出器１Ｂ
により検出し、室内温度検出器１Ａからの室温検出値Ｔ
Ｒ１pvと室温設定値ＴＲspとの差ΔＴＲ１を減算器２Ａ
により求め、室内温度検出器１Ｂからの室温検出値ＴＲ
２pvと室温設定値ＴＲspとの差ΔＴＲ２を減算器２Ｂに
より求め、この減算器２Ａおよび２Ｂにより求めた温度
差ΔＴＲ１およびΔＴＲ２をＰＩＤ演算部３Ａおよび３
Ｂへ与えるようにしている。 【０００３】ＰＩＤ演算部３Ａは、減算器２Ａからの温
度差ΔＴＲ１に対してＰＩＤ（比例、積分、微分）演算
を施し、温度差ΔＴＲ１に応じたＰＩＤ出力を得る。Ｐ
ＩＤ演算部３Ｂは、減算器２Ｂからの温度差ΔＴＲ２に
対してＰＩＤ（比例、積分、微分）演算を施し、温度差
ΔＴＲ２に応じたＰＩＤ出力を得る。ＰＩＤ演算部３Ａ
および３ＢからのＰＩＤ出力はカスケード演算部４Ａお
よび４Ｂへ与えられる。カスケード演算部４Ａは、予め
設定されているＰＩＤ−給気温度設定値テーブル（図
８）を用い、ＰＩＤ演算部３ＡからのＰＩＤ出力に応じ
た給気温度設定値ＴＳ１spを求める。カスケード演算部
４Ｂは、予め設定されているＰＩＤ−給気温度設定値テ
ーブルを用い（図８）、ＰＩＤ演算部３ＢからのＰＩＤ
出力に応じた給気温度設定値ＴＳ２spを求める。 【０００４】カスケード演算部４Ａにより求められた給
気温度設定値ＴＳ１spはゾーンＡに対して設定される。
カスケード演算部４Ｂにより求められた給気温度設定値
ＴＳ２spはゾーンＢに対して設定される。ゾーンＡへの
給気吹き出し口には給気温度検出器５Ａが設けられてお
り、給気温度検出器５Ａにより検出されるゾーンＡへの
給気温度ＴＳ１pvと給気温度設定値ＴＳ１spとの差ΔＴ
Ｓ１が減算器６Ａにより求められ、ＰＩＤ演算部７Ａへ
与えられる。ゾーンＢへの給気吹き出し口には給気温度
検出器５Ｂが設けられており、給気温度検出器５Ｂによ
り検出されるゾーンＢへの給気温度ＴＳ２pvと給気温度
設定値ＴＳ２spとの差ΔＴＳ２が減算器６Ｂにより求め
られ、ＰＩＤ演算部７Ｂへ与えられる。 【０００５】ＰＩＤ演算部７Ａは、減算器６Ａからの温
度差ΔＴＳ１に対してＰＩＤ（比例、積分、微分）演算
を施し、温度差ΔＴＳ１に応じたＰＩＤ出力を得る。Ｐ
ＩＤ演算部７Ｂは、減算器６Ｂからの温度差ΔＴＳ２に
対してＰＩＤ（比例、積分、微分）演算を施し、温度差
ΔＴＳ２に応じたＰＩＤ出力を得る。ＰＩＤ演算部７Ａ
からのＰＩＤ出力はプロセス８Ａ内の制御弁へ与えら
れ、この制御弁の開度調整によってゾーンＡへの給気温
度が制御される。ＰＩＤ演算部７ＢからのＰＩＤ出力は
プロセス８Ｂ内の制御弁へ与えられ、この制御弁の開度
調整によってゾーンＢへの給気温度が制御される。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の大空間空調制御システムでは、プロセス８Ａ
や８Ｂ（制御弁の変化が給気温度変化となるプロセス
）において制御弁が調整されてから給気温度が変化し
始めるまでの時間は短いが、給気温度の変化に対してゾ
ーンＡやＢにおける室温が変化し始めるまでの時間は長
い。すなわち、従来の大空間空調制御システムでは、給
気温度変化が室温変化となるプロセス９（プロセス）
において、ゾーンＡやＢへの給気温度の変化に対して室
温が変化し始めるまでの時間（無駄時間：図９に示すＴ
Ｍ）が長く、応答性が悪かった。また、従来の大空間空
調制御システムでは、プロセス８Ａと８Ｂとの間での相
互干渉を考慮していないが、プロセス９においてはゾー
ンＡとＢとの間で相互に干渉し、室温設定値の変更や外
乱に対し、ゾーンＡやＢにおける室温が上下動を繰り返
し、室温設定値に合わせ込まれるまでに時間がかかると
いう問題があった。 【０００７】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、その目的とするところは、給気温度の
変化に対して空調ゾーンの室温が変化し始めるまでの無
駄時間を見かけ上（又は制御演算上）短くすることがで
き、また室温設定値の変更や外乱に対し相互に干渉する
空調ゾーンにおける室温を速やかに室温設定値に合わせ
込むことのできる大空間空調制御システムを提供するこ
とにある。 【０００８】 【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明は、第１の空調ゾーンへの給気温度の検
出値から給気温度の変化に対して第１の空調ゾーンにお
ける室温が変化し始めるまでの無駄時間を考慮した補正
値を求め、この補正値と第１の空調ゾーンにおける室温
検出値とから無駄時間がない場合の第１の空調ゾーンに
おける室温検出値を予測し、この予測した室温検出値と
室温設定値とから第１の空調ゾーンへの給気温度設定値
を求め、また、第２の空調ゾーンへの給気温度の検出値
から給気温度の変化に対して第２の空調ゾーンにおける
室温が変化し始めるまでの無駄時間を考慮した補正値を
求め、この補正値と第２の空調ゾーンにおける室温検出
値とから無駄時間がない場合の第２の空調ゾーンにおけ
る室温検出値を予測し、この予測した室温検出値と室温
設定値とから第２の空調ゾーンへの給気温度設定値を求
め、この求めた第１の空調ゾーンへの給気温度設定値お
よび第２の空調ゾーンへの給気温度設定値を補正し第１
の空調ゾーンと第２の空調ゾーンとの相互干渉を補償し
た給気温度設定値を得るようにしたものである。 【０００９】この発明によれば、第１の空調ゾーンへの
給気温度の検出値から無駄時間を考慮した補正値が求め
られ、この補正値と第１の空調ゾーンにおける室温検出
値とから無駄時間がない場合の第１の空調ゾーンにおけ
る室温検出値が予測され、この予測された室温検出値と
室温設定値とから第１の空調ゾーンへの給気温度設定値
が求められる。また、第２の空調ゾーンへの給気温度の
検出値から無駄時間を考慮した補正値が求められ、この
補正値と第２の空調ゾーンにおける室温検出値とから無
駄時間がない場合の第２の空調ゾーンにおける室温検出
値が予測され、この予測された室温検出値と室温設定値
とから第２の空調ゾーンへの給気温度設定値が求められ
る。そして、この求められた第１の空調ゾーンへの給気
温度設定値および第２の空調ゾーンへの給気温度設定値
が補正され、第１の空調ゾーンと第２の空調ゾーンとの
相互干渉を補償した給気温度設定値が得られる。 【００１０】 【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態に基づ
き詳細に説明する。図１はこの発明の一実施の形態を示
す大空間空調制御システムのブロック構成図である。同
図において、図７と同一符号は同一或いは同等構成要素
を示し、その説明は省略する。 【００１１】この実施の形態では、室内温度検出器１Ａ
と減算器２Ａとの間に加算器１１Ａを設け、給気温度検
出器５Ａと加算器１１Ａとの間に補償器１０Ａを設け、
補償器１０Ａからの補正値α１（後述）を室内温度検出
器１Ａからの室温検出値ＴＲ１pvに加算し、ＴＲ１pv′
として減算器２Ａへ与えるようにしている。同様に、室
内温度検出器１Ｂと減算器２Ｂとの間に加算器１１Ｂを
設け、給気温度検出器５Ｂと加算器１１Ｂとの間に補償
器１０Ｂを設け、補償器１０Ｂからの補正値α２（後
述）を室内温度検出器１Ｂからの室温検出値ＴＲ２pvに
加算し、ＴＲ２pv′として減算器２Ｂへ与えるようにし
ている。 【００１２】また、変化率リミッタ１２を介してカスケ
ード演算部４Ａ′および４Ｂ′へ室温設定値ＴＲspを与
えるようにしている。また、非干渉器１３を設け、カス
ケード演算部４Ａ′および４Ｂ′からの給気温度設定値
ＴＳ１spおよびＴＳ２spを補正し、ゾーンＡとゾーンＢ
との相互干渉を補償した給気温度設定値ＴＳ１sp′およ
びＴＳ２sp′を得、減算器６Ａおよび６Ｂへ与えるよう
にしている。 【００１３】図２は補償器１０Ａ（１０Ｂ）における補
正値α１の算出状況を示すフローチャートである。補償
器１０Ａは、給気温度検出器５Ａからの検出給気温度Ｔ
Ｓ１pvより、下記の１次遅れ計算式を用いて１次遅れ出
力を得る（ステップ２０１）。 １次遅れ＝前回出力＋実行周期／（実行周期＋時定数）
×（今回入力−前回出力） ・・・・（１） 【００１４】ステップ２０１での１次遅れ出力の算出
では、今回入力の項に給気温度検出器５Ａからの検出給
気温度ＴＳ１pvを代入し、前回出力の項に前回の１次遅
れ出力を代入する。また、パラメータとして設定され
ている室温補正係数Ｃ１を、時定数の項に代入する。こ
れにより、１次遅れ出力は、ゾーンＡに無駄時間がな
い場合の室温に相当する値として得られる（図３参
照）。 【００１５】次に、補償器１０Ａは、ステップ２０１で
得た１次出力より、上記（１）式を用いて１次遅れ出
力を得る（ステップ２０２）。ステップ２０２での１
次遅れ出力の算出では、今回入力の項に１次遅れを
代入し、前回出力の項に前回の１次遅れ出力を代入す
る。また、パラメータとして設定されている無駄時間Ｔ
Ｍ１を、時定数の項に代入する。これにより、１次遅れ
出力は、ゾーンＡに無駄時間ＴＭ１がある場合の室温
に相当する値として得られる（図３参照）。 【００１６】そして、補償器１０Ａは、ステップ２０１
で求めた１次遅れからステップ２０２で求めた１次遅
れを差し引き（ステップ２０３）、この差し引いた値
「−」にゲイン（給気温度１℃変化したときの室温
変化の係数）を乗じて（ステップ２０４）、補正値α１
を得る。補償器１０Ｂにおいても、補償器１０Ａと同様
にして、補正値α２を得る。 【００１７】補償器１０Ａからの補正値α１は加算器１
１Ａへ与えられる。加算器１１Ａは、補償器１０Ａから
の補正値α１を室内温度検出器１Ａからの室温検出値Ｔ
Ｒ１pvに加算し、無駄時間がない場合のゾーンＡにおけ
る予測室温ＴＲ１pv′として減算器２Ａへ与える。補償
器１０Ｂからの補正値α２は加算器１１Ｂへ与えられ
る。加算器１１Ｂは、補償器１０Ｂからの補正値α２を
室内温度検出器１Ｂからの室温検出値ＴＲ２pvに加算
し、無駄時間がない場合のゾーンＢにおける予測室温Ｔ
Ｒ２pv′として減算器２Ｂへ与える。 【００１８】図４に室温（ＴＲ１pv，ＴＲ２pv）、予測
室温（ＴＲ１pv′，ＴＲ２pv′）、補正値（α１，α
２）、給気温度（ＴＳ１pv，ＴＳ２pv）をグラフ化して
示す。補償器（１０Ａ，１０Ｂ）を設けることにより、
予測室温（ＴＲ１pv′，ＴＲ２pv′）と室温（ＴＲ１p
v，ＴＲ２pv）とがほゞ同様の変化をすることが分か
る。 【００１９】減算器２Ａは、加算器１１Ａからの予測室
温ＴＲ１pv′と室温設定値ＴＲspとの差ΔＴＲ１を求
め、この求めた温度差ΔＴＲ１をＰＩＤ演算部３Ａへ与
える。減算器２Ｂは、加算器１１Ｂからの予測室温ＴＲ
２pv′と室温設定値ＴＲspとの差ΔＴＲ２を求め、この
求めた温度差ΔＴＲ２をＰＩＤ演算部３Ｂへ与える。 【００２０】ＰＩＤ演算部３Ａは、減算器２Ａからの温
度差ΔＴＲ１に対してＰＩＤ（比例、積分、微分）演算
を施し、温度差ΔＴＲ１に応じたＰＩＤ出力を得る。Ｐ
ＩＤ演算部３Ｂは、減算器３Ｂからの温度差ΔＴＲ２に
対してＰＩＤ（比例、積分、微分）演算を施し、温度差
ΔＴＲ２に応じたＰＩＤ出力を得る。ＰＩＤ演算部３Ａ
および３ＢからのＰＩＤ出力はカスケード演算部４Ａ′
および４Ｂ′へ与えられる。 【００２１】カスケード演算部４Ａ′は、ＰＩＤ演算部
３ＡからのＰＩＤ出力に応じた給気温度設定値ＴＳ１sp
を演算する。カスケード演算部４Ｂ′は、ＰＩＤ演算部
３ＢからのＰＩＤ出力に応じた給気温度設定値ＴＳ２sp
を演算する。本実施の形態では、カスケード演算部４
Ａ′（４Ｂ′）での給気温度設定値ＴＳ１sp（ＴＳ２s
p）の演算に際し、図５（ｂ）に示すようなＰＩＤ出力
−給気温度設定値テーブルを用いている。 【００２２】このテーブルでは、室温設定値ＴＲspに合
わせ、給気温度設定値の上下限を定めると共に、変換部
分を変化させるようにしている。すなわち、給気温度設
定値の上限値をＴＲsp＋ａ２、下限値をＴＲsp−ｂ２と
し、ＴＲsp＋ａ２からＴＲsp＋ａ１の範囲、ＴＲsp＋ａ
１からＴＲsp−ｂ１、ＴＲsp−ｂ１からＴＲsp−ｂ２の
範囲での変換部分の傾斜を変えている。このようなＰＩ
Ｄ出力−給気温度設定値テーブルを用いることにより、
空調能力を保証しながら室温設定値の変化によりよく追
従し、またコールドドラフトを防止したり、温風の到達
域を確保することが可能となる。 【００２３】カスケード演算部４Ａ′および４Ｂ′には
変化率リミッタ１２を介して室温設定値ＴＲspが与えら
れる。変化率リミッタ１２は、室温設定値ＴＲspの急激
な変化に対し、その上下限値を規制する。すなわち、変
化率リミッタ１２は、室温設定値ＴＲspの変化が急激で
ある場合、そのまま室温設定値ＴＲspをカスケード演算
部４Ａ′および４Ｂ′に与えず、その上下限値を規制し
て与える。カスケード演算部４Ａ′および４Ｂ′は、こ
の上下限値の規制された室温設定値ＴＲspに合わせて給
気温度設定値の上下限および変換部分の傾斜が定められ
るＰＩＤ出力−給気温度設定値テーブルから、ＰＩＤ出
力に応じた給気温度設定値ＴＳ１spおよびＴＳ２spを得
る。ＰＩＤ演算部３Ａ，３Ｂの比例項に設定変更時の補
正分が含まれているため、ＰＩＤパラメータに影響を与
えないように変化速度を抑えるために変化率リミッタ１
２を設けている。 【００２４】カスケード演算部４Ａ′により求められた
給気温度設定値ＴＳ１spおよびカスケード演算部４Ｂ′
により求められた給気温度設定値ＴＳ２spは非干渉器１
３へ与えられる。非干渉器１３は、カスケード演算部４
Ａ′および４Ｂ′からの給気温度設定値ＴＳ１spおよび
ＴＳ２spを補正し、ゾーンＡとゾーンＢとの相互干渉を
補償した給気温度設定値ＴＳ１sp′およびＴＳ２sp′と
し、減算器６Ａおよび６Ｂへ与える。 【００２５】非干渉器１３での相互干渉の補償について
図６を用いて具体的に説明する。ゾーンＡに外乱（温度
上昇）が発生した場合、室内温度ＴＲ１pvが上昇し、制
御の結果として給気温度ＴＳ１pvが低下する。その結
果、室内温度ＴＲ２pvが低下し、給気温度ＴＳ２pvが上
昇する。その結果、室内温度ＴＲ１pvが上昇する・・・
・、というサイクルを繰り返す。 【００２６】給気温度ＴＳ１pvが１０℃下降した場合に
室内温度ＴＲ１pvが４℃、室内温度ＴＲ２pvが１℃下降
するものとする。ここで、室内温度ＴＲ１pvを１℃下降
させたい場合、干渉Ａ→Ａ＝４／１０、干渉Ａ→Ｂ＝１
／１０、干渉Ｂ→Ｂ＝４／１０、干渉Ｂ→Ａ＝１／１０
とし、つぎのようにして給気温度ＴＳ１pvとＴＳ２pvの
変化幅を求める。 【００２７】非干渉器１３を設けない場合に干渉Ａ→Ａ
から求められる給気温度ＴＳ１pvをゾーンＡ単純吹き出
し温度、干渉Ｂ→Ｂから求められる給気温度ＴＳ２pvを
ゾーンＢ単純吹き出し温度と呼ぶと、ゾーンＡで室内温
度ＴＲ１pvが１℃上昇したので、ゾーンＡ単純吹き出し
温度は２．５℃下降、ゾーンＢ単純吹き出し温度は±０
℃となる。 【００２８】ゾーンＡ吹き出し温度＝（ゾーンＡ単純吹
き出し温度×干渉ＡＡ×干渉ＢＢ−ゾーンＢ単純吹き出
し温度×干渉ＢＡ×干渉ＢＢ）／（干渉ＡＡ×干渉ＢＢ
−干渉ＡＢ×干渉ＢＡ）＝（２．５×０．４×０．４−
０×０．１×０．４）／（０．４×０．４−０．１×
０．１）＝２．６６６６６７≒２．７℃降下 ゾーンＢ吹き出し温度＝（ゾーンＢ単純吹き出し温度×
干渉ＡＡ×干渉ＢＢ−ゾーンＡ単純吹き出し温度×干渉
ＡＡ×干渉ＡＢ）／（干渉ＡＡ×干渉ＢＢ−干渉ＡＢ×
干渉ＢＡ）＝（０×０．４×０．４−２．５×０．４×
０．１ ／（０．４×０．４−０．１×０．１）＝−
０．６６６６７＝０．６７℃上昇 となる。この式に従って非干渉器１３において給気温度
設定値ＴＳ１sp′およびＴＳ２sp′を得る。この式には
過渡状態が考慮されていないが、他のＰＩＤ演算、無駄
時間補償で過渡状態は補償されているものと扱うことが
できる。 【００２９】 【発明の効果】以上説明したことから明らかなように本
発明によれば、無駄時間がない場合の第１の空調ゾーン
における室温検出値を予測する第１の室温検出値予測手
段と、無駄時間がない場合の第２の空調ゾーンにおける
室温検出値を予測する第２の室温検出値予測手段と、第
１の空調ゾーンへの給気温度設定値および第２の空調ゾ
ーンへの給気温度設定値を補正し第１の空調ゾーンと第
２の空調ゾーンとの相互干渉を補償した給気温度設定値
を得る非干渉手段とを設けたことにより、給気温度の変
化に対して空調ゾーンの室温が変化し始めるまでの無駄
時間を見かけ上（又は制御演算上）短くすることがで
き、また室温設定値の変更や外乱に対し相互に干渉し合
う空調ゾーンにおける室温を速やかに室温設定値に合わ
せ込むことができるようになることで、大空間であって
も設定値変更や外乱に対する追従性を確保しながら、安
定した制御性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態を示す大空間空調制御
システムのブロック構成図である。 【図２】 この大空間空調制御システムにおける補償器
での補正値の算出状況を示すフローチャートである。 【図３】 この補償器において得られる給気温度変化に
対する１次遅れ出力およびの変化を示す図である。 【図４】 この大空間空調制御システムにおける室温、
予測室温、補正値、給気温度をグラフ化して示す図であ
る。 【図５】 この大空間空調制御システムにおけるカスケ
ード演算部で使用されるＰＩＤ出力−給気温度設定値テ
ーブルを示す図である。 【図６】 この大空間空調制御システムにおける非干渉
器での相互干渉の補償について具体的に説明する図であ
る。 【図７】 従来の大空間空調制御システムのブロック構
成図である。 【図８】 この大空間空調制御システムにおけるカスケ
ード演算部で使用されるＰＩＤ出力−給気温度設定値テ
ーブルを示す図である。 【図９】 給気温度の変化に対して室温が変化し始める
までの無駄時間を示す図である。 【符号の説明】 １Ａ，１Ｂ…室内温度検出器、２Ａ，２Ｂ…減算器、３
Ａ，３Ｂ…ＰＩＤ演算部、４Ａ′，４Ｂ′…カスケード
演算部、５Ａ，５Ｂ…給気温度検出器、６Ａ，６Ｂ…減
算器、７Ａ，７Ｂ…ＰＩＤ演算部、８Ａ，８Ｂ…プロセ
ス、９…プロセス、１０Ａ，１０Ｂ…補償器、１１
Ａ，１１Ｂ…加算器、１２…変化率リミッタ。
システムのブロック構成図である。 【図２】 この大空間空調制御システムにおける補償器
での補正値の算出状況を示すフローチャートである。 【図３】 この補償器において得られる給気温度変化に
対する１次遅れ出力およびの変化を示す図である。 【図４】 この大空間空調制御システムにおける室温、
予測室温、補正値、給気温度をグラフ化して示す図であ
る。 【図５】 この大空間空調制御システムにおけるカスケ
ード演算部で使用されるＰＩＤ出力−給気温度設定値テ
ーブルを示す図である。 【図６】 この大空間空調制御システムにおける非干渉
器での相互干渉の補償について具体的に説明する図であ
る。 【図７】 従来の大空間空調制御システムのブロック構
成図である。 【図８】 この大空間空調制御システムにおけるカスケ
ード演算部で使用されるＰＩＤ出力−給気温度設定値テ
ーブルを示す図である。 【図９】 給気温度の変化に対して室温が変化し始める
までの無駄時間を示す図である。 【符号の説明】 １Ａ，１Ｂ…室内温度検出器、２Ａ，２Ｂ…減算器、３
Ａ，３Ｂ…ＰＩＤ演算部、４Ａ′，４Ｂ′…カスケード
演算部、５Ａ，５Ｂ…給気温度検出器、６Ａ，６Ｂ…減
算器、７Ａ，７Ｂ…ＰＩＤ演算部、８Ａ，８Ｂ…プロセ
ス、９…プロセス、１０Ａ，１０Ｂ…補償器、１１
Ａ，１１Ｂ…加算器、１２…変化率リミッタ。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 大空間における第１の空調ゾーンへの給
気温度をこの第１の空調ゾーンにおける室温検出値と室
温設定値との差に応じて制御し、前記第１の空調ゾーン
と相互干渉する大空間における第２の空調ゾーンへの給
気温度をこの第２の空調ゾーンにおける室温検出値と室
温設定値との差に応じて制御する大空間空調制御システ
ムにおいて、 前記第１の空調ゾーンへの給気温度の検出値から給気温
度の変化に対して第１の空調ゾーンにおける室温が変化
し始めるまでの無駄時間を考慮した補正値を求め、この
補正値と第１の空調ゾーンにおける室温検出値とから無
駄時間がない場合の第１の空調ゾーンにおける室温検出
値を予測する第１の室温検出値予測手段と、 前記第２の空調ゾーンへの給気温度の検出値から給気温
度の変化に対して第２の空調ゾーンにおける室温が変化
し始めるまでの無駄時間を考慮した補正値を求め、この
補正値と第２の空調ゾーンにおける室温検出値とから無
駄時間がない場合の第２の空調ゾーンにおける室温検出
値を予測する第２の室温検出値予測手段と、 前記第１の室温検出値予測手段により予測された室温検
出値と室温設定値とから前記第１の空調ゾーンへの給気
温度設定値を求める第１の給気温度設定手段と、 前記第２の室温検出値予測手段により予測された室温検
出値と室温設定値とから前記第２の空調ゾーンへの給気
温度設定値を求める第２の給気温度設定手段と、 前記第１の給気温度設定値演算手段により求められた第
１の空調ゾーンへの給気温度設定値および前記第２の給
気温度設定値演算手段により求められた第２の空調ゾー
ンへの給気温度設定値を補正し第１の空調ゾーンと第２
の空調ゾーンとの相互干渉を補償した給気温度設定値を
得る非干渉手段とを備えたことを特徴とする大空間空調
制御システム。
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|---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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| JP3455490B2 true JP3455490B2 (ja) | 2003-10-14 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2000016775A Expired - Fee Related JP3455490B2 (ja) | 2000-01-26 | 2000-01-26 | 大空間空調制御システム |
Country Status (1)
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