JP4884097B2 - 環境評価システムおよび空調システム - Google Patents

Description

本発明は、居室内の人体の回りの作業空間の快適性を評価する環境評価システム、およびこの環境評価システムを用いて快適な空調環境を提供しつつ省エネルギー化を図り、設備コストやランニングコストの低減を可能にした空調システムに関するものである。

従来より、省エネルギー化や設備コストの低減を目的とした空調システムは種々提供されている。
例えば、特許文献１には、予め設定された室内温度を空調機と複数の風量調節装置（ＶＡＶ）によって最適な室内温度にコントロールする空調管理システムにおいて、室内側に設置されたルームサーモスイッチにより発信した信号を強風・中風・弱風・停止等所定の風量割合で一定の数値に置き換え、風量調節装置内のダンパ機構を開閉すると共に温度変化による上記数値を空調回路内に組み込まれた変風量・演算ユニットにて積算演算し、これらの合計数値を予め設定された総数値の割合で送風機インバータを制御運転すると同時に空調機の外気取入口、排気口、還気口の各ダンパ機構の開閉及び冷、温水コイル給水バルブ等、全ての空調制御機構の制御運転を行うようにした空調制御システムが記載されている。

また、特許文献２には、空調区域の熱負荷変動に応じて空調区域への供給風量を制御する変風量ユニットと、この変風量ユニットからの要求に応じて温度や風量が調整された空気を変風量ユニットに供給する空気調和機とを有する変風量システムを制御する制御システムにおいて、前記変風量ユニットの運転を制御する変風量コントローラと、この変風量コントローラと接続されている制御モード入力手段とを有し、制御モード入力手段は、複数の制御モードの中から選ばれる所定の制御モードを、これに対応する変数として発信する手段であり、変風量コントローラは、複数の制御モードに対応する複数のプログラムを記憶するメモリと、制御モード入力手段からの変数を受けて実行すべきプログラムを判断する判断手段とを有し、受信した変数に対応するプログラムを実行して、空調区域における測定温度と設定温度との偏差がゼロになるように変風量ユニットの運転を制御し、かつ前記偏差をゼロとするのに必要な空気調和機からの給気風量及び給気温度の少なくともいずれか一方を算出するようにした制御システムが記載されている。

更に、特許文献３には、室内の複数の吹出口への空気分配量を時系列的に変化させることにより広範囲に変動風を供給し、設備コスト及びランニングコストを低減させるようにした変動風発生装置が記載されている。この変動風発生装置は、室内に空気を吹き出す複数の吹出口及び／又は室内の空気を排気する複数の吸込口と、各吹出口及び／又は吸込口の空気流量を、比較的短い時間間隔で、また、複数の吹出口及び／又は吸込口相互間で相対的に変動させる空気流量変動手段と、を備えたものである。

特開平８−２８９４２号公報（段落［０００６］〜［０００８］、図１等） 特開２００３−４２５２２号公報（段落［００４４］〜［００６５］、図１，図２等） 特開平９−２７３８００号公報（段落［００１６］〜［００３０］、図１，図２等）

しかしながら、省エネルギーを図るために更に考慮すべき点があった。そのような考慮点について従来技術の一般的な空調システムを参照しつつ説明する。図２９は一般的な空調システムの説明図である。
図２９において、Ｘは機械室、Ｙは天井裏、Ｚは空調対象である居室、Ｍは人体である。空調システムは、空調機１、基幹ダクト２、分岐ダクト３，４、気流の吹出口５，６、温度センサ７を備えている。

従来の一般的な空調システムとしては、居室Ｚ内の温度を予め所定値（例えば２６〔℃〕）に設定し、温度センサ７により検出した居室Ｚ内の温度が設定温度に一致するように空調機１の運転を制御して、吹出口５，６から吹き出す気流の温度や風量を調節し、居室Ｚを全体的に空調している。
ここで、温度センサ７は、人体Ｍに近接して設置することが望ましいが、デスクワークや移動時の障害になるおそれを回避すると共に取付の容易さを考慮して、図示するように居室Ｚの壁面や柱に設置されるのが一般的となっている。

しかしながら、図２９のような空調システムでは、居室Ｚにおける人体Ｍの主要な作業空間から外れた周囲空間の温度を温度センサ７により検出し、その検出温度が設定温度になるように居室全体を空調してほぼ均一な温度分布を得るように制御を行っており、周囲空間の空調に用いるエネルギーが無駄になっている。

また、例えば冷房時には、吹出口５，６から吹き出す気流をほぼ天井面に沿って吹かせてから、冷気が自然に下降する現象を利用し、人体Ｍに気流を感じさせずに（例えば人体Ｍの手元の風速を０．２〔ｍ／ｓ〕に設定）居室全体を冷房しているが、温度設定値を変化させた場合には天井面から少しずつ温度が変化するため、作業空間に居る人体Ｍの体感温度が適正値になるまでに多くの時間がかかり、居室全体を冷房するために多くのエネルギーを必要とするものであった。実際には室内に居る人の周囲である作業空間（タスクエリア）の空調が適切に行われれば十分であるにもかかわらず、それ以外の周囲空間（アンビエントエリア）までも余分に空調しているため、十分な省エネルギー効果、ランニングコストの低減を達成することが困難であった。作業空間（タスクエリア）の空調を集中的に行えば良いがそのような空調システムは存在しなかった。
更に、人体Ｍは常に冷気または暖気に曝されているので、冷え過ぎや暑過ぎなど、人体Ｍに不快感を与える場合もあった。

さらに上述した特許文献１，２に記載された従来技術は、何れも空調空間である室内全体の温度を設定値に一致させるように風量調節装置のダンパの開度を制御して風量を調節するものである。
しかしながら、この従来技術でも人の周囲である作業空間（タスクエリア）以外の周囲空間（アンビエントエリア）までも余分に空調しているため、十分な省エネルギー効果、ランニングコストの低減を達成することが困難であった。
また、特許文献３に記載された従来技術は、複数の吹出口への空気分配量を順次変化させて室内に変動風を発生させ、定常風よりも高い冷却効果を得ようとするものであるが、やはり作業空間とその周囲空間に着目して適切な制御を行う空調システムについては開示されていない。

そこで、本発明はこれら課題を解決するためになされたものであり、その目的は、作業空間とそれ以外の周囲空間とに分けて作業空間の環境を評価する環境評価システムを提供することにある。
また、この環境評価システムを用いて作業空間に対してきめ細かい快適な空調を可能にすると共に、既存システムにも低コストにて適用可能とした空調システムをそれぞれ提供することにある。

本発明の請求項１に係る環境評価システムは、
居室内に、人体の作業空間とその作業空間を覆う周囲空間とを設定し、作業空間に向けて吹き出される気流により空調が行われる作業空間の環境を評価する環境評価システムであって、
周囲空間の温度を計測して周囲空間温度データを出力する周囲空間温度センサと、周囲空間の湿度を計測して周囲空間湿度データを出力する周囲空間湿度センサと、気流の風速を計測して気流の風速データを出力する風速センサと、を有し、周囲空間温度データ、周囲空間湿度データおよび気流の風速データである環境データが入力される環境データ入力部と、
風速補正データ、在室者着衣量データ、在室者活動量データおよび評価補正データが入力される操作入力部を有し、風速補正データ、在室者着衣量データ、在室者活動量データおよび評価補正データである設定データが入力される設定データ入力部と、
風速補正データおよび風速データを用いて作業空間風速データを算出する手段と、作業空間風速データおよび周囲空間温度データを用いて作業空間温度データを算出する手段と、作業空間温度データ，周囲空間温度データおよび周囲空間湿度データを用いて作業空間湿度データを算出する手段と、作業空間温度データを用いて作業空間輻射温度データを算出する手段と、在室者着衣量データを用いて作業空間在室者着衣量データを算出する手段と、在室者活動量データを用いて作業空間在室者活動量データを算出する手段と、作業空間温度データ，作業空間湿度データ，作業空間風速データ，作業空間輻射温度データ，作業空間在室者着衣量データ，作業空間在室者活動量データおよび評価補正データを用いて作業空間の環境評価データを算出する手段と、を有する環境評価部と、
を備えることを特徴とする。

本発明の請求項２に係る空調システムは、
居室内に、人体の作業空間とその作業空間を覆う周囲空間とを設定するとともに、請求項１に記載の環境評価システムからの環境評価データを用いて作業空間の空調を行う空調システムであって、
空調用の気流を発生させる空調機と、
気流の風量を調節する風量調節装置と、
風量調節装置から供給される気流を居室内へ吹き出すための吹出口と、
環境評価データに基づいて風量調節装置を制御する中央処理部と、
を備え、風量調節装置は中央処理部の制御に応じて風量調節装置のダンパの開閉状態を制御することにより、吹出口から微風速の気流を間欠的に吹き出すことを特徴とする。

また、本発明の請求項３に係る空調システムは、
請求項２に記載した空調システムにおいて、
前記中央処理部には温度設定部が接続され、
作業空間温度データが設定温度と一致するように前記空調機による給気温度設定値の変更および／または前記風量調節装置のダンパの開閉状態の制御を行うことを特徴とする。

また、本発明の請求項４に係る空調システムは、
請求項２または請求項３に記載した空調システムにおいて、
前記空調機に対して複数台の前記風量調節装置が並列的に連結され、かつ、これらの風量調節装置を複数系統に分割すると共に、異なる系統に属する前記風量調節装置のダンパの開閉状態を異ならせることを特徴とする。

また、本発明の請求項５に係る空調システムは、
請求項４に記載した空調システムにおいて、
異なる系統に属する前記風量調節装置のダンパを同期させて交互に開閉することを特徴とする。

また、本発明の請求項６に係る空調システムは、
居室内に、人体の作業空間とその作業空間を覆う周囲空間とを設定するとともに、請求項１に記載の環境評価システムからの環境評価データを用いて作業空間の空調を行う空調システムであって、
空調用の気流を発生させる空調機と、
空調機から供給される気流を居室内へ吹き出すための吹出口と、
環境評価データに基づいて空調機を制御する中央処理部と、
を備えることを特徴とする。

また、本発明の請求項７に係る空調システムは、
請求項６に記載した空調システムにおいて、
前記中央処理部には温度設定部が接続され、
作業空間温度データが設定温度と一致するように前記空調機による給気温度設定値の変更を行うことを特徴とする。

また、本発明の請求項８に係る空調システムは、
請求項２〜請求項７の何れか１項に記載した空調システムにおいて、
前記空調機による給気圧力を検出する圧力センサを備え、この圧力センサによる検出圧力に応じて前記空調機を駆動するファンの回転数を制御することを特徴とする。

また、本発明の請求項９に係る空調システムは、
請求項２〜請求項８の何れか一項に記載した空調システムにおいて、
前記吹出口は居室の天井面から下方に向けて配置されており、この吹出口から前記作業空間に向けて気流を吹き出すことを特徴とする。

また、本発明の請求項１０に係る空調システムは、
請求項２〜請求項９の何れか一項に記載した空調システムにおいて、
前記吹出口を部分的に遮蔽して前記吹出口から下方に向かう気流を発生させるための気流方向調節具を備えたことを特徴とする。

また、本発明の請求項１１に係る空調システムは、
請求項１０に記載した空調システムにおいて、
前記気流方向調節具を前記吹出口に居室内から取付可能としたことを特徴とする。

本発明によれば、作業空間とそれ以外の周囲空間とに分けて作業空間の環境を評価する環境評価システムを提供することができる。
また、この環境評価システムを用いて作業空間に対してきめ細かい快適な空調を可能にすると共に、既存システムにも低コストにて適用可能とした空調システムをそれぞれ提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態に係る環境評価システムおよび空調システムについて図を参照しつつ説明する。図１は本形態の環境評価システムを含む空調システムのシステム構成図である。図２は本形態の環境評価システムのシステム構成図である。

図１において、Ｙは天井、Ｚは空調対象である居室、Ｍは人体、ＴＡは作業空間（タスクエリア）、ＡＡは周囲空間（アンビエントエリア）である。空調システム１は、空調機１０、ダクト２０、気流の吹出口３０、風量調節装置４０、周囲空間湿度センサ５１、周囲空間温度センサ５２、風速センサ５３、環境評価部６０、中央処理部７０、操作入力部８０を備えている。

本発明の特徴的な部分について概略説明する。本発明の空調システムでは、図１に示すように、ダクト２０からの気流を風量調節装置４０により間欠的に供給するものであり、具体的には、風量調節装置４０のダンパを所定周期で断続的に開閉制御し、かつ、ダンパの高速な開閉動作を可能にして変動的な微風を生成すると共に、吹出口３０の構造を改良して気流が作業空間ＴＡ内の人体Ｍに直接、供給されるようにしたものである。この場合、周囲空間ＡＡはそのままに作業空間ＴＡ内が集中的に空調されるため、効率的な空調が行える。なお、以下の説明において、「風量調節装置」は空調用の気流通路を開閉するダンパ等の構造部材と、その開閉を制御するコントローラとを含む概念とする。

これにより、作業空間ＴＡにおける床上１１００〔ｍｍ〕付近（人体Ｍの頭部付近）の風速を、例えば０．４〜０．８〔ｍ／ｓ〕とし、冷房運転時には操作入力部８０の温度設定部を介して入力して作業空間ＴＡの温度を２６〜２７〔℃〕と設定するものとする。この場合、気流が直接作用しない周囲空間ＡＡの温度が例えば２８〜２９〔℃〕，湿度３０［％］程度であっても、風速を０．４〜０．８〔ｍ／ｓ〕、作業間ＴＡの温度を２６〜２７〔℃〕，湿度４０［％］に保つことを可能にしている。これら風速、湿度は温度が決定された時に最も快適な条件として自動的に設定されるものである。このような快適な条件が作業空間内で達成されたときに、環境評価システムは作業空間内が最適であると評価する。

つまり周囲空間ＡＡにおける周囲空間湿度センサ５１による検出湿度や周囲空間温度センサ５２による検出温度から、作業空間ＴＡの温度を上記設定温度に一致させるように風量調節装置４０のダンパ開度または風量、あるいは空調機１０の給気温度を制御することとした。さらに湿度等も制御することとした。

続いて作業空間ＴＡへ流れる気流の風速や、作業空間ＴＡの温度・湿度を最適にするための評価指標を算出する環境評価システムについて説明する。環境評価システム２は、図２で示すように環境センサ５０、環境評価部６０、操作入力部８０を備える。
環境センサ５０は、図１にも図示されている周囲空間湿度センサ５１、周囲空間温度センサ５２、風速センサ５３を備える。
操作入力部８０は、風速補正データ入力部８１、在室者着衣量データ入力部８２、在室者活動量データ入力部８３、評価補正データ入力部８４を備える。
環境評価部６０は、作業空間風速データ算出手段６１、作業空間温度データ算出手段６２、作業空間湿度データ算出手段６３、作業空間輻射温度データ算出手段６４、作業空間在室者着衣量データ生成手段６５、作業空間在室者活動量データ生成手段６６、環境評価データ算出手段６７を備える。

オペレータは予め操作入力部８０を操作して設定パラメータを入力する。風速補正データ入力部８１を操作して風速補正データが入力される。風速補正データは作業空間風速データ算出手段６１へ出力される。
在室者着衣量データ入力部８２を操作して在室者着衣量データが入力される。在室者着衣量データは作業空間在室者着衣量データ生成手段６５に入力されて作業者空間在室者着衣量データが出力される。

在室者活動量データ入力部８３を操作して在室者活動量データが入力される。在室者活動量データは作業空間在室者活動量データ生成手段６６に入力されて作業者空間在室者活動量データが出力される。
評価補正データ入力部８４から評価補正データが入力される。

これらのようにパラメータ設定がなされたならば、環境センサ５０から入力される値に基づいて環境評価データを算出する。
まず、風速センサ５３から出力された風速データと前記風速補正データとが作業空間風速データ算出手段６１へ出力される。作業空間風速データ算出手段６１は、風速補正データおよび風速データを用いて作業空間風速データを算出する。

作業空間風速データ算出手段６１は予め決定された算出式により算出する手段である。算出手法について以下に説明する。図３は作業空間風速データ算出手段による算出式を説明する説明図である。予め現地実験により風速センサ５３、作業空間風速センサ５４およびネック風量センサ５５を設置してそれぞれ風速データＶ_Ｖ、作業空間風速データＶ_Ｔ、風量データＱ_Ｎを取得する。この場合、風速データを順次異ならせて対応する作業空間風速データＶ_Ｔおよびネック風量データＱ_Ｎを多数を取得する。ここに各データの関係としては以下の数式が成立する。ここにｋ_１，ｋ_２ は補正係数、Ｍは吹出口数量、Ａ_Ｖは風量調節装置４０の装置断面積である。

数１によればＶ_Ｔ とＱ_Ｎ とが実験的に得られるのでｋ_１ を求めることができる。また、数２によればＭとＡ_Ｖ が得られ、Ｖ_Ｖ とＱ_Ｎ とが実験的に得られるのでｋ_２ を求めることができる。また数１，数２に共通するＱ_Ｎを消去して作業空間風速データＶ_Ｔについてまとめると次式のようになる。

このため、ＭとＡ_Ｖ を予め代入し、さらに風速補正データｋ_１ ／ｋ_２ ＝Ｋを入力して定数を決定しておき、風速データＶ_Ｖ が計測できれば作業空間風速データＶ_Ｔが算出されることとなる。このように作業空間風速データ算出手段６１は、図２で示すように、風速補正データおよび風速データを用いて作業空間風速データＶ_Ｔを算出する。

続いて、作業空間風速データ算出手段６１から出力された作業空間風速データと周囲空間温度センサ５２から出力された周囲空間温度データとが作業空間温度データ算出手段６２へ出力される。作業空間温度データ算出手段６２は、作業空間風速データおよび周囲空間温度データを用いて作業空間温度データを算出する。

作業空間温度データ算出手段６２は予め決定された算出式により算出する手段である。算出手法について以下に説明する。図４は作業空間温度データ算出手段による算出式を説明する説明図である。予め現地実験により作業空間風速センサ５４、作業空間温度センサ５６および周辺空間温度センサ５２を設置してそれぞれ作業空間風速データＶ_Ｔ、作業空間温度データＴ_Ｔおよび周辺空間温度データＴ_Ａを取得する。この場合、吹出口３０からの気流の温度や風速を異ならせて多数データを取得する。ここに各データの関係としては以下の数式が成立する。

Ｖ_Ｔ ，Ｔ_Ｔ ，Ｔ_Ａ が実験的に多数得られるのでｋ_１ やｋ_２ を求めることができる。
このため、周辺空間温度データＴ_Ａおよび作業空間風速データＶ_Ｔが得られれば、作業空間温度データＴ_Ｔが算出されることとなる。作業空間温度データ算出手段６２は、図２で示すように、周辺空間温度線センサ５２から周辺空間温度データＴ_Ａが、および、作業空間風速データ算出手段６１から作業空間風速データＶ_Ｔがそれぞれ得られるため、作業空間温度データＴ_Ｔを算出することができる。

続いて、作業空間温度データ算出手段６２から出力された作業空間温度データ、周囲空間温度センサ５２から出力された周囲空間温度データ、および、周囲空間湿度センサ５１から出力された周囲空間湿度データ、が作業空間湿度データ算出手段６３へ出力される。作業空間湿度データ算出手段６３は、作業空間温度データ、周囲空間温度データおよび周囲空間湿度データを用いて作業空間湿度データを算出する。

作業空間湿度データ算出手段６３は予め決定された算出式により算出する手段である。算出手法について以下に説明する。図５は作業空間湿度データ算出手段による算出式を説明する説明図である。予め現地実験により周辺空間湿度センサ５１、周辺空間温度センサ５２、作業空間温度センサ５６および作業空間湿度センサ５７を設置してそれぞれ周辺空間湿度データＲＨ_Ａ、周辺空間温度データＴ_Ａ、作業空間温度データＴ_Ｔおよび作業空間湿度データＲＨ_Ｔを取得する。この場合、吹出口３０からの気流の温度や湿度を異ならせて多数データを取得する。ここに各データの関係としては、空気温度と飽和水蒸気量の関係から求める曲線の一般近似式にもとづき、仮説式を定義して基礎実験により確認された以下の数式が成立する。

ＲＨ_Ａ 、ＲＨ_Ｔ、Ｔ_Ａ 、Ｔ_Ｔはいずれも実験的に多数得られるので係数ａ_０〜ａ_４を求めることができる。
このため、ＲＨ_Ａ、Ｔ_Ａ 、Ｔ_Ｔが計測できれば作業空間湿度データＲＨ_Ｔ が算出されることとなる。このように作業空間湿度データ算出手段６３は、図２で示すように、作業空間温度データＴ_Ｔ、周辺空間温度データＴ_Ａおよび周辺空間湿度データＲＨ_Ａを用いて作業空間湿度データＲＨ_Ｔ を算出する。

続いて、作業空間温度データ算出手段６２から出力された作業空間温度データが作業空間輻射温度データ算出手段６４へ出力される。作業空間輻射温度データ算出手段６４は、作業空間温度データを用いて作業空間輻射温度データを算出する。

作業空間輻射温度データ算出手段６４は予め決定された算出式により算出する手段である。算出手法について以下に説明する。図６は作業空間輻射温度データ算出手段による算出式を説明する説明図である。予め現地実験により作業空間風速センサ５４、作業空間温度センサ５６および作業空間グローブ温度センサ５８を設置してそれぞれ作業空間風速データＶ_Ｔ、作業空間温度データＴ_Ｔ、および作業空間グローブ温度ＧＴを取得する。この場合、吹出口２０からの気流の温度や風速を異ならせて多数データを取得する。ここに各データの関係としては以下の数式が成立する。

ＧＴ、Ｖ_Ｔ、Ｔ_Ｔはいずれも実験的に多数得られるので作業空間輻射温度データＲＴ_Ｔを求めることができる。
そしてＲＴ_ＴとＴ_Ｔとは以下の関係も満たす。

ＲＴ_ＴとＴ_Ｔとが計測できれば輻射レベル係数ｒが算出されることとなる。このように作業空間輻射温度データ算出手段６４は、図２で示すように、作業空間温度データＴ_Ｔを用いて作業空間輻射温度データＲＴ_Ｔ を算出する。
更に、作業空間輻射温度データ算出手段６４では、環境センサに対し、選択的条件として、図示していないが外気温度計、日射計および壁面温度計を別途設置し、それらの計測データからしきい値判定による輻射環境係数ｓを算出し、その輻射環境係数ｓを輻射レベル係数ｒに乗算して、作業空間輻射温度データＲＴ_Ｔを細分化算出することにより、各項目には冬季、中間期、夏季それぞれに対応して設定できるようにしてもよい。

最終的に、作業空間湿度データＲＨ_Ａ、作業空間温度データＴ_Ｔ、作業空間輻射温度データＲＴ_Ｔ、作業空間在室者着衣量データ、作業空間在室者活動量データ、および、評価補正データが作業空間環境評価データ算出手段６７へ出力される。作業空間環境評価データ算出手段６７は、これらデータを用いて作業空間の環境評価データを算出する。環境評価データは次式のようになる。

なお、最後に０．１２１を引くのは最も快適な時に第１項の値が０．１２１となるため、最も快適な環境評価データを０に校正している。
次に、各変数の詳細について説明する。ここに、算出に用いられる定数は以下のようになる。なお、以下数９〜数１７は、国際規格（ＩＳＯ7730）に準拠している。

上記係数ＴＳは次式で表される。

ここで活動量ＭＥＴは作業空間在室者活動量データが用いられる。このため係数ＴＳを容易に算出できる。
続いて上記代謝量ＭＷは次式で表される。

ここで活動量ＭＥＴは作業空間在室者活動量データが用いられ、また外部仕事量は０である。このため代謝量ＭＷを容易に算出できる。
続いて上記蒸発熱損失量Ｅdiffは次式で表される。

ここで空気温度Ｔａは作業空間温度データが用いられ、また相対湿度ＲＨは作業空間湿度データが用いられる。このため蒸発熱損失量Ｅdiffを容易に算出できる。
続いて上記機械的仕事量Eｓｗは次式で表される。

代謝量ＭＷは、既に求められており、機械的仕事量Eｓｗを容易に算出できる。
続いて上記顕熱損失量ＬＲＥＳは次式で表される。

定数Ｍと水蒸気圧ＰＡは、既に求められており、顕熱損失量ＬＲＥＳを容易に算出できる。
続いて上記潜熱損失量ＤＲＥＳは次式で表される。

定数Ｍと作業空間温度データＴａは、既に求められており、潜熱損失量ＤＲＥＳを容易に算出できる。
続いて上記放射による熱損失量Ｒは次式で表される。

着衣量ＣＬＯは、作業空間在室者着衣量データとして既に求められており、放射による熱損失量Ｒを容易に算出できる。
続いて上記対流による熱損失量Ｃは次式で表される。

着衣エリア要素ＦＣＬ、対流の熱伝導率ＨＣ、着衣の表面温度ＴＣＬは、先に求められており、空気温度Ｔａは計測により求められるので、対流による熱損失量Ｃを容易に算出できる。
これら変数を上記数式に代入することにより環境評価データＰＭＶを算出することができる。

このような環境評価データは±３の範囲で出力され、＋になるほど暑く，−になるほど寒いことを示す。例えば以下のようになる
−３：寒い，−２：涼しい，−１：やや涼しい，０：快適（±０．５の範囲が快適範囲），＋１：やや暖かい，＋２：暖かい，＋３：暑い
このような環境評価データが中央処理部７０へ入力される。

次に環境評価データを用いる制御の一例について説明する。前提として、図７の制御例を示す図のように、風量調節装置４０に対してダンパを所定周期で断続的に開閉制御し、風速ｖ２で変動的な微風を生成して作業空間ＴＡを所定温度に設定しているものとする。また、温度以外の湿度等は快適値を維持しているものとする。
中央処理部７０は、入力される環境評価データが０ならば空調機１０や風量調節装置４０の制御はそのままに風速ｖ２の変動微風を維持する。環境評価データが涼しい環境（−１）を示す場合には空調機１０はそのままに風量調節装置４０のバルブ開度を小さくして風速ｖ３として作業空間への空調を弱め、環境評価データが暖かい環境（＋１）を示す場合には空調機１０はそのままに風量調節装置４０のバルブ開度を大きくして風速ｖ１として作業空間への空調を強める。

中央処理部７０は、環境評価データがやや涼しい環境（−２）を示す場合には、風速ｖ２を維持しつつ風速空調機１０のみを制御して気流の温度を高くし、環境評価データがやや暖かい環境（＋２）を示す場合には風速ｖ２を維持しつつ空調機１０のみを制御して気流の温度を低くする。

また、中央処理部７０は、環境評価データが寒い環境（−３）を示す場合には空調機１０を制御して気流の温度を高くしつつ風量調節装置４０のバルブ開度を小さくして風速ｖ１として作業空間への空調を強め、環境評価データが暖かい環境（＋３）を示す場合には空調機１０を制御して気流の温度を低くしつつ風量調節装置４０のバルブ開度を大きくして風速ｖ１として作業空間への空調を強め、高速に快適環境へ戻すように調整することなる。以下これらのような手順が繰り返されて環境評価データが快適を示す０を維持するように制御を行う。
同様に湿度については空調機１０が内蔵する図示しない加湿器の稼働などで対処する。

このような環境評価システム２を用いることで周辺空間の温度、湿度と作業空間へ流れる気流の風速を計測すれば、作業空間の環境を評価できるため、評価が最良になるように制御することで、作業空間のみ最良な環境を確保できる。

続いて他の形態について図を参照しつつ説明する。本形態では先に説明した環境評価システムを一個配置し、空調システムとしてＡ系統，Ｂ系統の二系統を備える空調システムである。図８，図９は他の形態の空調システムの空調動作の説明図である。
本形態の空調システムでは、ダクト２０からの気流を風量調節装置４０Ａ，４０Ｂにより間欠的に供給するものであり、具体的には、風量調節装置４０Ａ，４０Ｂのダンパを所定周期で断続的に開閉制御し、かつ、ダンパの高速な開閉動作を可能にして変動的な微風を生成すると共に、吹出口３０Ａ，３０Ｂの構造を改良して気流が作業空間ＴＡ内の人体Ｍに直接、供給されるようにしたものである。

また、ダクト２０からの気流を複数系統に分けて風量調節装置４０Ａ，４０Ｂに導入し、これらの風量調節装置４０Ａ，４０Ｂを同期させながら交互に、かつ高速で開閉して吹出口３０Ａ，３０Ｂから所定風量の気流を吹き出させるようにしたものである。
なお、以下の説明において、「風量調節装置」は空調用の気流通路を開閉するダンパ等の構造部材と、その開閉を制御するコントローラとを含む概念とする。

これにより、作業空間ＴＡにおける床上１１００〔ｍｍ〕付近（人体Ｍの頭部付近）の風速を、例えば０．４〜０．８〔ｍ／ｓ〕とし、冷房運転時には操作入力部８０を介して入力して作業空間ＴＡの温度を２６〜２７〔℃〕と設定した場合、気流が直接作用しない周囲空間ＡＡの温度は２８〜２９〔℃〕，湿度３０［％］程度でも業空間ＴＡの温度を２６〜２７〔℃〕，湿度４０［％］に保つことを可能にしている。この場合、気流が直接作用しない周囲空間ＡＡの目標温度は２８〜２９〔℃〕程度で良く、作業空間の温度を設定すれば、環境評価データを用いて上記目標温度や目標湿度に一致するように風量調節装置４０Ａ，４０Ｂのダンパ開度または風量、あるいは空調機１０の給気温度を制御することとした。

図８，図９では、一方の系統の風量調節装置４０Ａを全開動作させている時に他方の系統の風量調節装置４０Ｂを全閉動作させ（図８）、一方の系統の風量調節装置４０Ａを全閉動作させている時に他方の系統の風量調節装置４０Ｂを全開動作させる（図９）様子が示されており、これら図８，図９の状態を交互に繰り返すことも勿論可能であるが、このように全開または全閉といった二者択一的な動作だけでなく、互いに別系統の風量調節装置４０Ａ，４０Ｂを同期させて個別にきめ細かい風量調節を行うことも可能である。

次に、上述した本発明の原理を具体化した実施形態を図１０に沿って説明する。
図１０は、他の形態の空調システムを示す全体構成図である。図１０において、１０は前述した周知の空調機であり、ファン１１１と、ファン１１１を駆動するインバータ１１２と、給気温度センサ１１３と、給気圧力センサ１１４と、差圧計１１５と、フィルタ１１６と、冷温水コイル１１７と、二方弁１１８と、加湿器１１９と、加湿弁１２０と、リレー１２１と、リレー接点１２２とを備えている。また、１２３は居室Ｚ内の空気のＣＯ_２濃度を検出するＣＯ_２センサ、１２４は外気ダンパである。

一方、タッチパネル（操作入力部）８０は後述する風量調節装置４０Ａ，４０Ｂの温度、ダンパ開度、風量、全開・全閉時間等の設定入力や表示を行う。また、システムコントローラ９０は環境評価部６０と中央処理部７０とを含むものであり、システムコントローラ９０のディジタル入力端子（ＤＩ）は差圧計１１５及びリレー接点１２２に、ディジタル出力端子（ＤＯ）は加湿弁１２０及びリレー１２１に、アナログ入力端子(ＡＩ）は給気温度センサ１１３、給気圧力センサ１１４及びＣＯ_２センサ１２３に、アナログ出力端子（ＡＯ）はインバータ１１２、二方弁１１８及び外気ダンパ１２４に、それぞれ接続されている。
また、システムコントローラ９０には、省配線システムにより低コストにて通信システムの構築が可能なＬＯＮＷＯＲＫＳ（登録商標）通信を行うためのインターフェイスが内蔵されており、その通信端子１２７には、オープンプロトコルの通信線１２８を介して複数台の風量調節装置４０Ａ，４０Ｂがそれぞれ電気的に接続されている。

更に、前記ファン１１１の送風口には、主ダクト１２９及び分岐ダクト１３０を介して、上記風量調節装置４０Ａ，４０Ｂがそれぞれ連結されている。
これらの風量調節装置４０Ａ，４０Ｂは、１台の空調機１０に対し複数台が並列的に連結されていると共に、居室Ｚの数や広さに応じて複数のグループに分割されている。図示例では、２０台の風量調節装置４０が４台ずつ５つのグループＧ１〜Ｇ５に分割されており、風量調節装置４０Ａ，４０Ｂの出口側は、ダクト２０（図８，図９におけるダクト２０Ａ，２０Ｂに相当）を介して居室内の吹出口３０Ａ，３０Ｂに連結されている。

また、各グループの４台の風量調節装置２０は、２台ずつ２系統（Ａ系統，Ｂ系統）に分けられており、Ａ系統に属する２台の風量調節装置４０Ａは前述した図１における一系統の風量調節装置４０Ａに相当する風量調節動作を行い、Ｂ系統に属する２台の風量調節装置４０Ｂは図１における他系統の風量調節装置４０Ｂに相当する風量調節動作を行うようになっている。すなわち、Ａ系統の風量調節装置４０ＡのダンパとＢ系統の風量調節装置４０Ｂのダンパとが、同期して交互に全開動作、全閉動作を行うようになっている。
なお、図４における個々の風量調節装置４０Ａ，４０Ｂには、居室Ｚの周囲空間ＡＡの温湿度を検出する温湿度センサ３００がそれぞれ接続されており、これらの周囲空間湿度センサ５１、周囲空間温度センサ５２による検出温度及び湿度は、前記通信線１２８を介してシステムコントローラ９０にも入力されている。

次いで、図１１は上記Ａ系統，Ｂ系統の風量調節装置４０Ａ，４０Ｂの同期運転パターンの一例を示しており、時間軸に対する各風量調節装置４０Ａ，４０Ｂのダンパ開度を表している。ここで、図１１におけるパラメータａ〜ｈの設定範囲及び初期値は、例えば図１２のように設定可能である。ちなみに、この例におけるＡ系統の風量調節装置４０Ａのパラメータａ〜ｄとＢ系統の風量調節装置４０Ｂのパラメータｅ〜ｈとは、設定範囲及び初期値がそれぞれ同一になっているが、必要に応じて両者を異ならせても良い。

図１１から明らかなように、両系統の風量調節装置４０Ａ，４０Ｂは、ダンパ開度１００％（全開）とダンパ開度０％（全閉）との間を交互に制御可能であり、ダンパの開閉に要する機械的動作時間が１０秒、全開状態または全閉状態の継続時間が２０秒に設定されている。更に、Ａ系統とＢ系統とでは、ダンパの開閉動作が反転しつつ同期している。

Ａ系統，Ｂ系統の風量調節装置４０Ａ，４０Ｂの同期運転パターンを図１１のように設定することにより、Ａ系統の風量調節装置４０Ａのダンパ開度が１００％の時にはＢ系統の風量調節装置４０Ｂのダンパ開度が０％となり、逆にＡ系統の風量調節装置４０Ａのダンパ開度が０％の時にはＢ系統の風量調節装置４０Ｂのダンパ開度が１００％となる。このため、Ａ系統の風量調節装置４０Ａに連結された吹出口とＢ系統の風量調節装置４０Ｂに連結された吹出口とから交互に、かつ間欠的に気流が吹き出されることになり、前述した図８及び図９に示したような空調動作を周期的に実現することができる。この場合、気流の風速を、作業空間ＴＡの床上１１００〔ｍｍ〕付近において、前述したように０．４〜０．８〔ｍ／ｓ〕程度に維持することにより、人体Ｍが変動的な微風を感じて良好な空調環境を形成することができる。
ここで、図１１におけるＡ系統またはＢ系統の風量調節装置４０Ａ，４０Ｂのように、ダンパの開閉を高速に行うことにより所定周期で間欠的に発生させる微風速の気流を「変動微風」というものとする。

図１１，図１２に示した同期運転パターンは本実施形態の基本的な運転パターンであるが、居室Ｚの温度状態に応じて、図１３のような運転パターンを実現することも可能である。ここでは湿度が一定で温度のみが変化する場合を想定して環境評価システムの周囲空間温度センサ５２のみ使用するものとして説明する。

すなわち、Ａ系統，Ｂ系統の風量調節装置４０Ａ，４０Ｂにより同一の居室内を分担して冷房する場合、図１２に示すように、温度が著しく高い当初はＡ系統，Ｂ系統とも変動微風運転を行わず、ダンパ開度を何れも１００％として室内の冷却を促進する。その後、Ａ系統，Ｂ系統のそれぞれについて、各系統に対応して周囲空間ＡＡに設置されている周囲空間温度センサ５２の検出温度に応じて図示するように変動微風運転を行う。この場合、Ａ系統，Ｂ系統の風量調節装置４０Ａ，４０Ｂのダンパ開度は、図示する如く個別に制御される。図１３においては、Ａ系統の風量調節装置４０Ａにより冷却される空間の温度が最終的に設定温度よりも下回ったため、図の最後の期間では変動微風運転を行わないようにしている。
このように本実施形態では、Ａ系統，Ｂ系統の風量調節装置４０Ａ，４０Ｂを同期させつつ交互に開閉制御するだけでなく、必要に応じて所定期間だけの変動微風運転やダンパ開度の個別制御を行うことも可能である。

次に、風量調節装置４０の動作を図１４，図１５に従って詳細に説明する。
まず、図１４は、夏季の冷房運転時における、周囲空間ＡＡの設定温度と風量調節装置４０のダンパの要求開度（要求風量）との関係を示しており、図１５は、冬季の暖房運転時における同様の関係を示している。

図１４の冷房運転時において、タッチパネル８０による周囲空間ＡＡの設定温度をＳＰ０とすると、この設定温度付近の温度範囲（ＳＰ０−偏差２＜ＳＰ０＜ＳＰ０＋偏差２）では変動微風運転を行うものとする。環境評価部６０で求めた作業空間温度データを中央処理部７０へ出力し、上記温度範囲において、ＳＰ０−偏差１＜作業空間温度データ＜ＳＰ０＋偏差１の範囲にある場合には、作業空間ＴＡにおける床上１１００〔ｍｍ〕付近の気流の風速が０．６〔ｍ／ｓ〕となるようにダンパの要求開度（要求風量）をシステムコントローラ９０から風量調節装置４０（風量調節装置のコントローラ）に指令する。この範囲の動作を便宜的に基本動作といい、この範囲の要求開度を便宜的に基本要求開度という。
なお、上記偏差１，偏差２は、人体Ｍにとって冷房過剰または冷房不足と感じる温度を考慮して予め設定しておくものとする。

ＳＰ０−偏差２＜作業空間温度データ＜ＳＰ０−偏差１となった場合、システムコントローラ９０は冷房過剰と判断し、要求開度（要求風量）を補正する処理として、上述した床上１１００〔ｍｍ〕付近の気流の風速が０．４〔ｍ／ｓ〕となるように、基本要求開度から補正開度を減じた値を補正後の要求開度として風量調節装置４０Ａ，４０Ｂに指令する。ここで、補正開度も予め設定しておくものとする。
作業空間温度データ＜ＳＰ０−偏差２となった場合には、変動微風運転を中止し、ダンパ開度を最小開度（設定値）に固定して風量調節装置４０Ａ，４０Ｂを運転することにより、居室温度がそれ以上低下するのを防止する。

一方、ＳＰ０＋偏差１＜作業空間温度データ＜ＳＰ０＋偏差２となった場合、システムコントローラ９０は冷房不足と判断し、要求開度（要求風量）を補正する処理として、上述した床上１１００〔ｍｍ〕付近の気流の風速が０．８〔ｍ／ｓ〕となるように、基本要求開度に補正開度を加えた値を補正後の要求開度として風量調節装置４０Ａ，４０Ｂに指令する。この場合の補正開度も予め設定しておくものとする。
作業空間温度データ＞ＳＰ０＋偏差２となった場合には、変動微風運転を中止し、ダンパ開度を最大開度（設定値）に固定して風量調節装置４０Ａ，４０Ｂを運転することにより、居室温度がそれ以上上昇するのを防止するものである。

図１５に示す冬季の暖房運転時には、検出温度の高低とダンパの要求開度との関係が図１１とは逆になるだけであり、その動作は容易に類推可能であるため、詳述を省略する。

次いで、本実施形態における空調機１０系統の主要な制御方法について述べる。
まず、図１０における給気温度センサ１１３による検出温度が給気温度設定値に一致するように、システムコントローラ９０が二方弁１１８をＰＩ制御することにより、冷温水コイル１１７を通過する空気の温度を調節して空調機１０の給気温度を制御する。
なお、外気を用いた冷房運転が可能な場合には二方弁１１８のＰＩ制御を行わないものとする。

また、上述した二方弁制御に加えて、周囲空間温度センサ５２による居室Ｚの周囲空間ＡＡの検出温度と設定温度とに基づき、給気温度制御を行う。
この給気温度制御とは、以下に定義される最大温度比率を導入し、この最大温度比率に応じて空調機１０の給気温度設定値を複数段階に変更することにより、複数台の風量調節装置４０を介した給気温度を一括して変更可能とするものである。
最大温度比率＝
｛（作業空間温度値−最低温度設定値）／（最高温度設定値−最低温度設定値）｝×
１００％

図１６（ａ）は給気温度制御のフローチャートであり、最大温度比率について上限値Ｉ_ｍａｘ及び下限値Ｉ_ｍｉｎを設定しておき、上記の数式により演算した最大温度比率（ステップＳ１）とＩ_ｍａｘ，Ｉ_ｍｉｎとの大小関係に応じて給気温度設定値の変更処理（変更１〜変更３）を実行する（Ｓ２〜Ｓ４）。
例えば、図１６（ｂ）の左側に示すように、当初は最大温度比率が上限値Ｉ_ｍａｘよりも大きく、居室内の温度が高い場合には、上述した変更１（Ｓ２）の処理によって給気温度設定値をΔｔ１だけ低下させ、これに応じてシステムコントローラ９０が二方弁１１８を制御することにより、居室内温度が低下し、最大温度比率も低下する。また、最大温度比率がＩ_ｍａｘ〜Ｉ_ｍｉｎの範囲にある場合には変更２（Ｓ３）の処理によって給気温度設定値を更にΔｔ２だけ低下させ、給気温度を更に低下させるような制御動作が実行される。
その後、最大温度比率がＩ_ｍｉｎよりも小さくなると、変更３（Ｓ４）の処理によって給気温度設定値をΔｔ３だけ増加させることにより、給気温度を上昇させるような制御動作が実行される。

このような制御動作により、最終的には最大温度比率が５０％（その時、居室内温度は最高温度設定値と最低温度設定値との中間値である）に収束することになる。なお、最大温度比率の上限値Ｉ_ｍａｘ、下限値Ｉ_ｍｉｎ、給気温度設定値の変化幅Δｔ１〜Δｔ３を適宜変更することにより、給気温度の所望の制御パターンを得ることが可能である。

図１７は、上述した給気温度制御において、最大温度比率が一定値以上または一定値以下である状態が一定時間（制御判断継続時間：例えば１８０秒）継続した場合に、給気温度設定値の変更処理（変更１〜変更３）を行い、また、給気温度設定値がその上下限値を超過した場合の処理を追加したフローチャートを示している。
すなわち、空調機の運転中において（Ｓ１１Ｙｅｓ）、制御判断継続時間が経過したら最大温度比率を演算し（Ｓ１２Ｙｅｓ，Ｓ１３）、演算した最大温度比率に応じて給気温度設定値の変更処理（Ｓ１４〜Ｓ１６）を行う。この処理を、給気温度設定値が上下限値を超過しない限り繰り返し実行する（Ｓ１７Ｎｏ）。
また、給気温度設定値が上下限値を超過した場合には（Ｓ１７Ｙｅｓ）、上限値または下限値に抑え込む処理を行う（Ｓ１８）。
以上の処理を制御判断継続時間が経過するたびに行うことにより、給気温度を一定周期できめ細かく設定値通りに制御することができる。

次に、図１８は、空調機１０のファン１１１を駆動するためのインバータ１１２の制御方法を説明する図である。
従来では、風量調節装置からの要求風量の合計値に基づいてファン駆動用のインバータの出力周波数（ファンモータの回転数）を制御しているが、本実施形態では、風量調節装置のダンパを高速開閉することにより要求風量が短い周期で変動するため、制御条件として要求風量を用いるのは不適当である。

そこで、本実施形態においては、図１０の給気圧力センサ１１４によりファン１１１の吐出圧力を一定周期で検出すると共に、図１８に示すように基準設定圧力（例えば３００〔Ｋｐａ〕）を中心とした正負各３段階の圧力帯を設定し、圧力センサ１１４による検出圧力がどの圧力帯に属するかによってインバータ１１２の出力周波数すなわちファン１１１の吐出圧力を段階的に調整するようにしている。

各圧力帯のインバータ出力周波数は、システムコントローラ９０により、現在の出力周波数に対して、所定の周波数増減値と周波数ゲイン（正１〜正３、負１〜負３の計６種類）との積を減算（検出圧力が基準設定圧力より大きい場合）または加算（検出圧力が基準設定圧力より小さい場合）して決定される。
なお、従来のように風量調節装置からの要求風量に応じた制御方法も選択可能とし、その場合には、一定時間の要求風量の合計値を平均化して求めた平均要求風量に応じてインバータの周波数を決定しても良い。

また、システムコントローラ９０は、作業空間湿度データと設定温度から決定される最適湿度とを比較して図１０における加湿弁１２０を動作させ、加湿器１１９による加湿制御を行う。これにより作業空間の温度２６〜２７〔℃〕の時に最適な湿度約４０％に維持される。
また、ＣＯ_２センサ１２３により検出した居室内のＣＯ_２濃度に応じて外気ダンパ１２４を動作させ、外気取り入れ量を制御するものであるが、これらについては便宜上、詳述を省略する。

次に、図１９は、風量調節装置２００に使用される可変風量装置（なお、ここでは便宜上ダンパと称するが、機能的にはＶＡＶの類である。）の一例を示す構成図である。
図１９において、２０１は図１０の分岐ダクト１３０に連結されるケーシングであり、空調機１０からの気流が通過する断面矩形の空間を形成している。２０２は回動羽根２０３が回動する中心軸としての回動軸であり、図示例では２枚の回動羽根２０３を互いに平行配置された２本の回動軸２０２によりそれぞれ回動可能に支持する構造となっている。２０４は各回動軸２０２の両端を支持するボールベアリングであり、回動羽根２０３を円滑に高速回動させ、かつ、軸受け部の磨耗を防止するために設けられている。
ケーシング側面部にはステッピングモータが設けられており、そのモータ回転軸が各回動羽根２０３及び回動軸２０２と、複数のギア機構及びリンク機構等（何れも図示せず）を介して連結され、ステッピングモータの回転運動を所定角度（θ）範囲の回動運動に変換し、各回動軸２０２に伝達することにより、各回動羽根２０３を気流の通過方向に対し平行な状態（図に実線で示す状態）と傾斜状態（図に一点鎖線で示す状態）との間で所定の開口状態になるよう開閉し、後述する吹出口方向へ通過させる風量を制御している。

また、図２０はダンパの他の例を示す構成図であり、このダンパは、図１９のダンパを有する風量調節装置４０Ａ，４０Ｂの下流側に別個配置されるか、あるいは、図１９のダンパを有する風量調節装置４０Ａ，４０Ｂの代わりに使用されるものである。
図２０において、２１１は空調機１０からの気流が通過するダクトであり、例えば風量調節装置４０Ａ，４０Ｂの下流側に配置される。２１２は図示されていないモータの回転軸に連結された回動軸、２１３は回動軸２１２に固定されてダクト２１１内を回動可能な回動羽根、２１４は回動軸２１２をダクト２１１に対して支持する一対のボールベアリングである。
この例においては、回動羽根２１３の定速連続回転によってダクト２１１内を通過する気流の間欠送風を発生することが可能である。
なお、円板状回動羽根円周上一点に着目すると、その点は、ダクト側面から見ると等速円運動となり、時間経過に対し正弦波関数軌跡を描く。一方、円板状回動羽根は、ダクト軸方向に水平→垂直を正弦波四半周期ごとに繰り返す。又、ダクト軸方向垂直投影では、円板状回動羽根の投影面積（遮蔽面積）が、直線→楕円→円→楕円→直線の変化に応じて、円関数的凸状に増加／減少を繰り返す。逆に、開口面積は、全開面積に対する割合が、円関数的凹状に減少／増加を繰り返す。管内開閉部において、開閉部を通過する風量と遮断面積との時間経過に対する関係は、円関数的凸状変化に対する凹状変化の阻害作用に伴う通過抵抗にて、気流は、正弦波四半周期ごとに、より直線的な変化の繰り返し、つまりジグザグ状に間欠変化して送風される。

なお、上述した図１９のダンパには、回動羽根２０３，２１３の全開状態、全閉状態を検出するリミットスイッチが設けられており、これらの全開時及び全閉時にリミットスイッチによる検出信号をシステムコントローラ９０に送り、回動羽根２０３，２１３の初期位置をリセットするようになっている。
ここで、ダンパの構造は図１９の例に何ら限定されるものではなく、気流を間欠的に供給可能であって流路の高速開閉が可能であり、かつ、風量を連続的に制御できるものであればいかなる構造であっても良い。
また、図２０の円形ダンパに限らず、矩形ダンパの矩形翼でも可能である。

次に、本実施形態において居室内に配置される気流の吹出口について説明する。
まず、図２１は従来の吹出口（いわゆるアネモ型吹出口）の概略的な構造を示す図であり、４０１は天井面、４０２は外コーン部、４０３は多層コーン型の内コーン部である。この吹出口では、冷房時に内コーン部４０３を室内側へ（下方に）若干引き出して使用しており、外コーン部４０２と内コーン部４０３との間から吹き出す気流によって天井面との間に負圧空間を作り、吹出口から吹き出した気流を上記の負圧空間に向かわせることによって天井面に沿ったほぼ水平方向の冷気の流れを作り、この冷気を徐々に下降させることで所望の冷房効果が得られるようにしている。

しかし、上記の吹出口の構造では、作業空間ＴＡの人体Ｍに直接向かうような気流（図１，図８，図９参照）を形成することが困難である。
そこで、本実施形態では、吹出口の内コーン部に構造簡単な気流方向調節具を取り付け、吹出口を下方から見た場合に全周囲方向に放射状に吹き出す気流を部分的に遮蔽することにより、負圧空間生成を排し、吹出口から作業空間ＴＡに直接向かう気流を容易に形成できるようにした。

図２２，図２３は気流方向調節具の一例を示している。この気流方向調節具５００は、二重板構造の中央支持部５０１とその両端に出没自在に保持された係着部５０２，５０３とを備え、係着部５０２，５０３の屈曲された先端部を内コーン部４０５の下端縁に係着させるように係着部５０２，５０３を中央支持部５０１から出没させ、図２３に示すようにビス５０４等を用いて係着部５０２，５０３を固定するものである。図２２において、４０４は吹出口の外コーン部を示す。

図示されていないが、係着部５０２，５０３の先端部を内コーン部４０５の下端縁にビス止めしても良い。あるいは、ばね等を用いて係着部５０２，５０３に中央支持部５０１の中心方向に向かう復元力を与えておき、係着部５０２，５０３の先端部を内コーン部４０５の下端縁に係着させてから復元させて内コーン部４０５に取り付けても良い。
気流方向調節具５００の取付方法は特に限定されず、既存の吹出口の内コーン部に室内から取付可能な方法であれば、いかなる方法でも良い。

このように気流方向調節具５００を室内から取付可能な構造とすることにより、施工が容易になり、施工時間の短縮やコストの低減に寄与することができる。
また、図２３に示すように、係着部５０２，５０３に突出板５０９，５１０を付設し、この突出板５０９，５１０が外コーン部の内径またはそれ以上にまで達するようにすると、中央支持部５０１の延長上からの気流の吹き出しを確実に遮蔽することができ、作業空間ＴＡに直接向かう気流の形成に一層効果的である。

図２４は他の気流方向調節具５０５を示しており、４０６は吹出口の外コーン部、４０７は内コーン部、５０６は中央支持部、５０７，５０８は係着部である。この調節具５０５は、係着部５０７，５０８に脚部５１１，５１２をそれぞれ設けたものであり、例えば内コーン部４０７の下端縁が天井面から奥に位置しているようなタイプの吹出口に取り付ける場合に適している。

図２５は、上述した気流方向調節具５００，５０５の構成例及び取付状態を示す概略的な下面図である。ここでは、便宜的に図２２に示した気流方向調節具５００の各種変形例を示している。
気流方向調節具５００としては、下面から見た場合に、図２５（ａ）に示すように全体としてＩ字形のものや、図２５（ｂ）のように十字形のもの、図２５（ｃ）のようにＹ字形のものなど、種々の形状、構造のものが考えられる。なお、図２５（ｃ）において、５１３は係着部である。

例えば、図２５（ｃ）のＹ字形の気流方向調節具を用いた場合に、吹出口から作業空間ＴＡに直接向かう気流を形成できる理由を以下に説明する。
図２６は図２５（ｃ）に相当する図であり、気流方向調節具５００については模式化して示してある。また、気流は紙面の背後から手前方向に吹き出すものとする。

本形態では、気流方向調節具５００の中央支持部５０１や係着部５０２，５０３等により、これらが設けられている部分の気流が遮られ、中央支持部５０１等の両側から気流が放射状に吹き出される。いま、冷房のために内コーン部４０４を室内側に若干下降させて使用する場合、中央支持部５０１等の両側の気流は斜め下方に吹き出すが、図２６における空間ａ（中央支持部５０１等の延長上にある空間）は、中央支持部５０１等に遮られて気流の量が少なくなるため、前述した図２１の作用により負圧空間が形成されることがなくなる。従って、吹出口から吹き出した気流が天井面方向に引きつけられることはなく、吹き出し直後の方向を保ったまま斜め下方へと送出される。
また、図２６における空間ｂについては従来と同様に負圧になる可能性があるが、この空間ｂ方向に向かう気流は、中央支持部５０１等の両側の気流に誘引されて移動するので、図２１に示したような作用は起こりにくくなり、空間ａと同様に負圧になる現象を回避することができる。
これにより、吹出口のほぼ全周にわたって天井面付近の負圧空間が生じなくなり、気流は天井面に沿って移動することなく作業空間ＴＡに向かって直接的に吹き出されることとなる。

図２７（ａ）は中央支持部５０１の長手方向に直交する断面の外形図である。図示するように、気流の上流側に位置する上辺を短く、下辺を長くして断面台形状に形成することにより、図２７（ｂ）に示す断面矩形の中央支持部５０１’のように気流の剥離が生じるおそれがなくなり、気流を円滑に斜め下方へ吹き出させることが可能になる。

なお、気流方向調節具の形状、構造は上記実施形態に何ら限定されず、要は、吹出口の一部を遮蔽することによって負圧空間の形成や天井面に沿った気流の形成を防止し、吹出口から作業空間ＴＡに直接向かう気流を発生可能なものであれば良い。また、気流方向調節具の材質も、特に限定されるものではない。
更に又、気流方向調節具自体は、必ずしも固定される必要がなく、例えば、図２７（ｃ）に示すように、ダクト９１内に設けた回動羽根（プロペラ）９２と低速回転変換する回転制御用ギア機構部９３を介し、外コーン部９４と水平面で回転自在に軸支して、適宜な速度で定速回転するように形成してもよい。
この方法では、吹出口だけで、本システムの目的である室内域への間欠送風が可能となる。

続いて他の形態について説明する。図２８は他の形態の空調システムの構成図である。図１で示した空調システムでは風量調節センサ４０および風速センサ５３が設置されて風速データを取得していたが、本形態では風量調節装置がない一般的な空調システムにおける環境評価システムの使用方法であり、風速データの取得方法が各種ある点を説明する。例えば、図２８では図１で示したような空調システム１において、風量調節装置４０を取り払ってダクト２０内に風速センサを設置した構成である。このような場合でも風速データが得られるため、環境評価システム２を機能させることができる。また、図２８ではダクト２０内に設置したが、吹出口３０の直下に設置しても良い。また、風速データとして例えば、操作入力部８０から入力された設定風速データをそのまま風速データとして利用して環境評価部６０へ入力するようにしても良い。いずれの場合も環境評価システム２を機能させることができる。

以上本発明の環境評価システムおよび空調システムについて説明した。このような環境評価システムによれば、特に周囲空間に覆われる作業空間の環境を、入手可能な気流の風速、周囲空間の温度や湿度を用いて評価するため、作業空間を効率的に空調するための環境指標が得られるようになり、作業空間と周辺空間を分離した空調が可能になる。

また、空調システムによれば、周囲空間の設定温度に応じて風量調節装置のダンパの開閉状態を制御し、居室の吹出口から微風速の気流を作業空間に向けて間欠的に吹き出すことにより、作業空間に居る人体に対して快適な空調を行うことができる。特に、周囲空間の検出温度が設定温度に一致するように制御しながら人体に微風を直接当てることにより、特に冷房時には、周囲空間の設定温度が高くても人体からの放熱が促進されて所望の冷房効果が得られるので、省エネルギーに寄与するものである。

また、気流は微風速であるから人体にとって煩わしさを感じさせるものではなく、この気流を間欠的に吹き出させることにより、風量を減少させて空調機の負荷も低減することが可能である。
更に、リニューアル物件において、既設の空調機やダクト、吹出口等を有効利用することができると共に、新規物件においては空調機の容量を小さくすることができる。
総じて本発明によれば、きめ細かい快適な空調を実現し、かつ、設備コスト、ランニングコストの低減が可能になる。

本発明を実施するための最良の形態の環境評価システムを含む空調システムのシステム構成図である。 本発明を実施するための最良の形態の環境評価システムのシステム構成図である。 作業空間風速データ算出手段による算出式を説明する説明図である。 作業空間温度データ算出手段による算出式を説明する説明図である。 作業空間湿度データ算出手段による算出式を説明する説明図である。 作業空間輻射温度データ算出手段による算出式を説明する説明図である。 制御例を示す図である。 他の形態の空調システムの空調動作の説明図である。 他の形態の空調システムの空調動作の説明図である。 他の形態の空調システムを示す全体構成図である。 風量調節装置の同期運転パターンの一例を示す図である。 図１１における各パラメータの説明図である。 居室の温度状態に応じた運転パターンの一例を示す図である。 風量調節装置の動作説明図である。 風量調節装置の動作説明図である。 給気温度制御の説明図である。 給気温度制御のフローチャートである。 空調機インバータの制御方法の説明図である。 風量調節装置のダンパの構成図である。 風量調節装置のダンパの構成図である。 従来の吹出口の作用の説明図である。 気流方向調節具の説明図である。 気流方向調節具の説明図である。 気流方向調節具の説明図である。 気流方向調節具の構成例及び取付状態を示す概略的な下面図である。 気流方向調節具を用いた場合の気流の説明図である。 気流方向調節具の中央支持部の断面外形図、及び気流方向調節具自体が低速回転する概略構成図である。 他の形態の空調システムの構成図である。 一般的な空調システムの説明図である。

符号の説明

Ｙ：天井
Ｚ：居室
Ｍ：人体
ＴＡ：作業空間
ＡＡ：周囲空間
Ｇ１〜Ｇ５：グループ
１：空調システム
１０：空調機
１１１：ファン
１１２：インバータ
１１３：給気温度センサ
１１４：給気圧力センサ
１１５：差圧計
１１６：フィルタ
１１７：冷温水コイル
１１８：二方弁
１１９：加湿器
１２０：加湿弁
１２１：リレー
１２２：リレー接点
１２３：ＣＯ_２センサ
１２４：外気ダンパ
１２５：タッチパネル
１２６：システムコントローラ
１２７：通信端子
１２８：通信線
１２９：主ダクト
１３０：分岐ダクト
２０：ダクト
３０：気流の吹出口
４０：風量調節装置
２００：風量調節装置
２０１：ケーシング
２０２，２１２：回動軸
２０３，２１３：回動羽根
２０４，２１４：ボールベアリング
２１１：ダクト
３００：温湿度センサ
４０１：天井面
４０４：外コーン部
４０５：内コーン部
５００，５０５：気流方向調節具
５０１，５０６：中央支持部
５０２，５０３，５０７，５０８，５１３：係着部
５０９，５１０：突出板
５１１，５１２：脚部
５０：環境センサ
５１：周囲空間湿度センサ
５２：周囲空間温度センサ
５３：風速センサ
５４：作業空間風速センサ
５５：ネック風量センサ
５６：作業空間温度センサ
５７：作業空間湿度センサ
５８：作業空間グローブ湿度センサ
６０：環境評価部
６１：作業空間風速データ算出手段
６２：作業空間温度データ算出手段
６３：作業空間湿度データ算出手段
６４：作業空間輻射温度データ算出手段
６５：作業空間在室者着衣量データ生成手段
６６：作業空間在室者活動量データ生成手段
６７：環境評価データ算出手段
７０：中央処理部
８０：操作入力部
８１：風速補正データ入力部
８２：在室者着衣量データ入力部
８３：在室者活動量データ入力部
８４：評価補正データ入力部
９１：ダクト
９２：回動羽根（プロペラ）
９３：回転制御用ギア機構部
９４：外コーン部

Claims (11)

1. 居室内に、人体の作業空間とその作業空間を覆う周囲空間とを設定し、作業空間に向けて吹き出される気流により空調が行われる作業空間の環境を評価する環境評価システムであって、
   周囲空間の温度を計測して周囲空間温度データを出力する周囲空間温度センサと、周囲空間の湿度を計測して周囲空間湿度データを出力する周囲空間湿度センサと、気流の風速を計測して気流の風速データを出力する風速センサと、を有し、周囲空間温度データ、周囲空間湿度データおよび気流の風速データである環境データが入力される環境データ入力部と、
   風速補正データ、在室者着衣量データ、在室者活動量データおよび評価補正データが入力される操作入力部を有し、風速補正データ、在室者着衣量データ、在室者活動量データおよび評価補正データである設定データが入力される設定データ入力部と、
   風速補正データおよび風速データを用いて作業空間風速データを算出する手段と、作業空間風速データおよび周囲空間温度データを用いて作業空間温度データを算出する手段と、作業空間温度データ，周囲空間温度データおよび周囲空間湿度データを用いて作業空間湿度データを算出する手段と、作業空間温度データを用いて作業空間輻射温度データを算出する手段と、在室者着衣量データを用いて作業空間在室者着衣量データを算出する手段と、在室者活動量データを用いて作業空間在室者活動量データを算出する手段と、作業空間温度データ，作業空間湿度データ，作業空間風速データ，作業空間輻射温度データ，作業空間在室者着衣量データ，作業空間在室者活動量データおよび評価補正データを用いて作業空間の環境評価データを算出する手段と、を有する環境評価部と、
   を備えることを特徴とする環境評価システム。
2. 居室内に、人体の作業空間とその作業空間を覆う周囲空間とを設定するとともに、請求項１に記載の環境評価システムからの環境評価データを用いて作業空間の空調を行う空調システムであって、
   空調用の気流を発生させる空調機と、
   気流の風量を調節する風量調節装置と、
   風量調節装置から供給される気流を居室内へ吹き出すための吹出口と、
   環境評価データに基づいて風量調節装置を制御する中央処理部と、
   を備え、風量調節装置は中央処理部の制御に応じて風量調節装置のダンパの開閉状態を制御することにより、吹出口から微風速の気流を間欠的に吹き出すことを特徴とする空調システム。
3. 請求項２に記載した空調システムにおいて、
   前記中央処理部には温度設定部が接続され、
   作業空間温度データが設定温度と一致するように前記空調機による給気温度設定値の変更および／または前記風量調節装置のダンパの開閉状態の制御を行うことを特徴とする空調システム。
4. 請求項２または請求項３に記載した空調システムにおいて、
   前記空調機に対して複数台の前記風量調節装置が並列的に連結され、かつ、これらの風量調節装置を複数系統に分割すると共に、異なる系統に属する前記風量調節装置のダンパの開閉状態を異ならせることを特徴とする空調システム。
5. 請求項４に記載した空調システムにおいて、
   異なる系統に属する前記風量調節装置のダンパを同期させて交互に開閉することを特徴とする空調システム。
6. 居室内に、人体の作業空間とその作業空間を覆う周囲空間とを設定するとともに、請求項１に記載の環境評価システムからの環境評価データを用いて作業空間の空調を行う空調システムであって、
   空調用の気流を発生させる空調機と、
   空調機から供給される気流を居室内へ吹き出すための吹出口と、
   環境評価データに基づいて空調機を制御する中央処理部と、
   を備えることを特徴とする空調システム。
7. 請求項６に記載した空調システムにおいて、
   前記中央処理部には温度設定部が接続され、
   作業空間温度データが設定温度と一致するように前記空調機による給気温度設定値の変更を行うことを特徴とする空調システム。
8. 請求項２〜請求項７の何れか１項に記載した空調システムにおいて、
   前記空調機による給気圧力を検出する圧力センサを備え、この圧力センサによる検出圧力に応じて前記空調機を駆動するファンの回転数を制御することを特徴とする空調システム。
9. 請求項２〜請求項８の何れか一項に記載した空調システムにおいて、
   前記吹出口は居室の天井面から下方に向けて配置されており、この吹出口から前記作業空間に向けて気流を吹き出すことを特徴とする空調システム。
10. 請求項２〜請求項９の何れか一項に記載した空調システムにおいて、
    前記吹出口を部分的に遮蔽して前記吹出口から下方に向かう気流を発生させるための気流方向調節具を備えたことを特徴とする空調システム。
11. 請求項１０に記載した空調システムにおいて、
    前記気流方向調節具を前記吹出口に居室内から取付可能としたことを特徴とする空調システム。

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