JP7204373B2 - 空気調和システム - Google Patents

Description

本発明は、室内空調を行う空調装置を備えた空気調和システムに関する。

従来、オフイス、学校または学習塾で作業効率が室内環境によって左右される研究事例があった。例えば、刺激付与物質の供給と除去とを切り替え、室内の温熱環境を変化させることにより、自律神経系の活性を高めるようにした技術がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６－１６１１６４号公報

特許文献１では、室内環境が快適かどうかについて在室者の評価を得ていない。このため、在室者が不快と感じた状況で刺激付与物質の供給が続けられる可能性があった。

本発明はこのような点を鑑みなされたもので、在室者に刺激を与えつつ快適性を維持できる空気調和システムを提供することを目的とする。

本開示に係る空気調和システムは、室内の空調を行う空調装置と、室内の在室者の周囲環境に関する周囲環境データと、在室者の快不快に関する感情データとを各在室者毎に取得する取得装置と、室内の在室者に対して刺激を与える刺激付与運転を空調装置に行わせる制御装置とを備え、刺激付与運転は、室内の室温を、取得装置で取得したデータに基づく快適温度と快適温度以外の温度とに変動させて室温変動による刺激を与える第一制御パターンと、室内の風速を、取得装置で取得したデータに基づく快適風速と快適風速以外の風速とに変動させて風速変動による刺激を与える第二制御パターンとを有し、制御装置は、刺激付与運転において、第一制御パターンと第二制御パターンのそれぞれを空調装置に行わせるものであり、「快適」の場合の感情データは「暖かくて快適」または「涼しくて快適」であり、制御装置は、互いに直交する２つの軸の一方を温度、他方を風速とした座標系内において、感情データと対応の周囲環境データとに基づいて、「暖かくて快適」を包含する凸包と、「涼しくて快適」を包含する凸包とを得、２つの凸包が重なる領域の重心点の温度を快適温度として第一制御パターンを行うものである。

本発明によれば、室温変動による刺激を与える第一制御パターンと風速変動による刺激を与える第二制御パターンとを有する刺激付与運転を行うようにしたので、在室者に対して刺激を与えることができる。また、刺激付与運転は、在室者から得た感情データおよび在室者の周囲環境データから得られる快適温度および快適風速に基づいて行われるため、快適性を維持できる。

本発明の実施の形態１に係る空気調和システムの一例を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和システムの利用形態を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和システムにおける刺激付与運転の制御パターンの一例を示す図である。 図１の制御装置の一例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和システムにおける第一制御パターンの説明図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和システムにおける第一制御パターンの快適温度の算出方法の説明図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和システムにおける第二制御パターンの説明図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和システムにおける第二制御パターンの快適風速の算出方法の説明図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和システムにおける刺激付与運転の制御フローチャートの一例を示す図である。 感情検知センサの構成例を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る空気調和システムの一例を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る空気調和システムにおける風向の決定方法の説明図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。また、本実施の形態で説明する各種具体的な設定例は一例を示すだけであり、特にこれらに限定されない。また、以下の図面において同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。

また、実施の形態において、通信とは、無線通信および有線通信は勿論、無線通信と有線通信とが混在した通信であってもよい。例えば、ある区間では無線通信が行われ、他の空間では有線通信が行われてもよい。また、ある装置から他の装置への通信が有線通信で行われ、他の装置からある装置への通信が無線通信で行われてもよい。

実施の形態１．
（実施の形態１の構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和システムの一例を示す図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る空気調和システムの利用形態を示す図である。
空気調和システムは、室内の空調を行う空調装置１００と、取得装置６０と、制御装置５０とを備えている。取得装置６０は、室内の在室者の周囲環境に関する周囲環境データと、在室者の快不快に関する感情データとを各在室者毎に取得する装置であり、複数の温度センサ１０と、複数の風速センサ２０と、複数の快不快申告端末３０とを備えている。

空調装置１００は、室内機１１０と、室外機１２０とを備えている。室内機１１０は、室内送風機１１１および室内熱交換器１１２を備えている。また、室内機１１０は、室温を計測する室温センサ１１３と、暖房時における凝縮温度、冷房時における蒸発温度を計測する熱交温度センサ１１４とを備えている。室内機１１０は、冷房、暖房、除湿、加湿、保湿または送風などの運転モードにて室内を空調する。

室外機１２０は、室外送風機１２１、室外熱交換器１２２、膨張弁１２３、四方弁１２４および圧縮機１２５を備える。圧縮機１２５、四方弁１２４、室外熱交換器１２２、膨張弁１２３および室内熱交換器１１２が冷媒配管１３０で接続されることで、冷媒回路が構成されている。そして、冷媒回路の内部を冷媒が圧縮と膨張を繰り返しながら循環することで、ヒートポンプが形成されている。

制御装置５０は、各運転モードの運転を行う。暖房運転および冷房運転では、室温を設定温度に維持する通常運転と、在室者に対して刺激を与える刺激付与運転とを選択的に行う。また、制御装置５０は、温度センサ１０および風速センサ２０からの計測結果と、快不快申告端末３０からの後述の申告データとに基づいて刺激付与運転の制御を行う。刺激付与運転は、在室者に対して環境変化による刺激を与える運転であり、刺激により知の生産性および効率向上を図りつつ、在室者の快適性を維持することを目的とした運転である。刺激付与運転の詳細については改めて説明する。

制御装置５０は、例えばマイクロコンピュータで構成され、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭ等を備えており、ＲＯＭには制御プログラムおよび後述のフローチャートに対応したプログラムが記憶されている。

図２に示すように、室内機１１０によって空調される室内には、複数の机４０が配置され、各机４０のそれぞれに、温度センサ１０、風速センサ２０および快不快申告端末３０が設置されている。温度センサ１０は、設置箇所の温度を計測する。風速センサ２０は、設置箇所の風速を計測する。快不快申告端末３０は、在室者が自身で快不快の感情を申告する端末である。

以上の構成により、在室者毎に、在室者周囲の温度と、在室者周囲の風速と、申告データとが得られることになり、得られたデータは制御装置５０に入力される。以下、在室者周囲の温度データと、在室者周囲の風速データとをまとめて指すときは、周囲環境データという。

快不快申告端末３０は、自席で業務中の在室者が、現在の周囲環境が快適であるか不快であるかの申告に用いる端末であり、たとえばパソコンなどで構成される。快適であるか不快であるかの申告は、例えば各パソコンの画面に快不快申告画面を表示させ、快不快申告画面上に表示されたボタンを押下することにより行う。

快不快申告画面には、「快適」の申告に用いるボタンとして、「暖かくて快適」ボタンと、「涼しくて快適」ボタンとが表示される。また、快不快申告画面には、「不快」の申告に用いるボタンとして、「風当たって不快」ボタンおよび「風当たらず不快」ボタンが表示される。快不快申告画面から在室者がマウスなどの入力手段を用いてボタンを押下することで申告が行われる。

本実施の形態１では、制御装置５０が在室者からの申告データをΔＴｓ（例えば、１０分）毎に定期的に取得する。よって、快不快申告端末３０は、快不快申告画面をパソコンの画面上に定期的に表示し、在室者に対して申告を促すようにしている。定期的に得られた複数の在室者の申告データは、複数の在室者の周囲環境データとともに制御装置５０に入力される。なお、ここで説明した快不快申告端末３０の構成は一例であり、各ボタンが配置された専用の入力端末で構成してもよいし、各在室者がそれぞれ保有する携帯端末で構成してもよい。

本実施の形態１では、在室者に環境変化の刺激を与えて知的生産性の向上を図るようにしており、環境変化の刺激と知的生産性との関係については、以下に簡単に例を挙げるように、様々な研究がなされている。

（環境変化の刺激と知的生産性の関係）
知的生産性活動の構成は、情報処理、収束的思考、拡散的思考、リラックス、リフレッシュ、フォーマルコミュニケーションおよびインフォーマルコミュニケーションの７つの行為（ｂｅｈａｖｉｏｒ）である。温熱環境と知的生産性との関係については、室温が約２２℃から、１℃の上昇または低下の温度変化によって、約１％の作業効率低下があるという研究結果がある。また、覚醒やモチベーション等の心理的な要因が作業成績等に関係している、また、個人ごとの温熱環境への満足度が上がれば、知的生産性の向上につながる可能性がある、という研究結果がある。さらに、気流速度の増加、着衣の軽装化および環境選択性の提供など、温熱満足度の向上を図ることで作業効率の低下を防ぐことができる可能性があるという研究結果もある。

このような研究結果を踏まえ、本実施の形態１では刺激付与運転によって在室者に刺激を与えることで、知的生産性の向上を図ろうとするものである。以下、刺激付与運転について説明する。

図３は、本発明の実施の形態１に係る空気調和システムにおける刺激付与運転の制御パターンの一例を示す図である。
刺激付与運転は、上述したように冷房運転および暖房運転の少なくとも一方において行われる。刺激付与運転は、室温変動により刺激を与える第一制御パターンと、風速変動により刺激を与える第二制御パターンとを行う運転である。本実施の形態１では、刺激付与運転として、第一制御パターンと第二制御パターンとを予め設定した単位時間ΔＴ毎に交互に行う例で説明する。この刺激付与運転により、在室者に対して室温変動の刺激および風速変動の刺激を与え、自律神経を効果的に活性化させる。ΔＴは任意に決定可能である。

図４は、図１の制御装置の一例を示すブロック図である。
図４に示すように、制御装置５０は、切り替え判断部５１、第一パターン制御部５２、第二パターン制御部５３、周波数決定部５４、回転数決定部５５、動作制御部５６および記憶部５７を備えている。なお、図４では、本実施の形態１に関連する部分のみを図示している。

切り替え判断部５１は、ΔＴ毎に第一制御パターンと第二制御パターンとを切り替えるように、第一パターン制御部５２または第二パターン制御部５３に制御開始指令を出力する。

第一パターン制御部５２は、切り替え判断部５１からの制御開始指令が入力されると、第一制御パターンの制御で必要となる、圧縮機周波数を決定する指令を周波数決定部５４に出力するとともに、ファンの回転数を決定する指令を回転数決定部５５に出力する。

第二パターン制御部５３は、切り替え判断部５１からの制御開始指令が入力されると、第二制御パターンの制御で必要となる、圧縮機周波数を決定する指令を周波数決定部５４に出力するとともに、ファンの回転数を決定する指令を回転数決定部５５に出力する。

周波数決定部５４は、第一パターン制御部５２からの指令が入力されると、室温を設定温度にするための圧縮機周波数を決定する。周波数決定部５４は、暖房運転では、設定温度と、記憶部５７に記憶された暖房用テーブルと、室内機１１０から取得した凝縮温度情報とに基づいて圧縮機周波数を決定する。暖房用テーブルには、設定温度とその設定温度を達成するための目標凝縮温度とが対応づけて記憶されており、周波数決定部５４は、まず、設定温度に対応する目標凝縮温度をテーブルに基づき決定する。そして、周波数決定部５４は、目標凝縮温度と室内機１１０から取得した凝縮温度との差に基づいて圧縮機周波数を決定する。

周波数決定部５４は、冷房運転では、設定温度と、記憶部５７に記憶された冷房用テーブルと、室内機１１０から取得した蒸発温度情報とに基づいて圧縮機周波数を決定する。テーブルには、設定温度とその設定温度を達成するための目標蒸発温度とが対応づけて記憶されており、周波数決定部５４は、まず、設定温度に対応する目標蒸発温度を冷房用テーブルに基づき決定する。そして、周波数決定部５４は、目標蒸発温度と室内機１１０から取得した蒸発温度との差に基づいて圧縮機周波数を決定する。

また、周波数決定部５４は、第二パターン制御部５３からの指令が入力されると、現在の圧縮機周波数が維持されるように、現在の圧縮機周波数を動作制御部５６に出力する。

回転数決定部５５は、第一パターン制御部５２からの指令が入力されると、現在の風速が維持されるように現在の室内送風機１１１の回転数を動作制御部５６に出力する。

また、回転数決定部５５は、第二パターン制御部５３からの指令が入力されると、設定風速にするための室内送風機１１１の回転数を決定し、室内送風機回転数を動作制御部５６に出力する。

動作制御部５６は、周波数決定部５４から入力された圧縮機周波数に基づき圧縮機１２５を制御するとともに、回転数決定部５５から入力された室内送風機回転数に基づき室内送風機１１１を制御する。

記憶部５７は、空気調和システムの制御プログラム、刺激付与運転で必要となる各種データ、後述の凸包アルゴリズムを用いた演算に用いるプログラムなどが記憶されている。また、記憶部５７には、設定温度と目標凝縮温度とを対応付けて記憶した暖房用テーブルと、設定温度と目標蒸発温度とを対応付けて記憶した冷房用テーブルとを記憶している。また、定期的に得られた複数の在室者の申告データは、複数の在室者の周囲環境データとともに制御装置５０の記憶部５７に記憶される。

ここで、本実施の形態１は、在室者に刺激を与えつつ、快適性を維持することを特徴としている。具体的には、複数の周囲環境データおよび複数の申告データに基づいて、後述の凸包アルゴリズムを用いて快適温度および快適風速を算出し、算出した快適温度および快適風速を基準として、刺激付与運転により室温変動および風速変動を行うようにしている。以下、刺激付与運転の第一制御パターンと第二制御パターンとのそれぞれの具体的な制御について、更に詳細に説明する。以下では暖房運転の例で説明する。

（第一制御パターン）
図５は、本発明の実施の形態１に係る空気調和システムにおける第一制御パターンの説明図である。図５には、第一制御パターンにおける凝縮温度と圧縮機周波数の変化を示している。
「第一制御パターン」は、上述したように室温を変動させることにより在室者に刺激を与える制御パターンであり、室温を快適温度と快適温度以外の温度とに交互に変動させる。具体的には、快適温度と、快適温度に予め設定した温度幅Δｔｃを加算または減算した温度とに変動させる。温度幅Δｔｃは任意に設定可能である。以下では、変動前の快適温度を基準温度、変動後の温度を変動温度という。

具体的な制御として、第一制御パターンでは、図５に示すように、基準温度に応じた圧縮機周波数ｆ１と、変動温度に応じた圧縮機周波数ｆ２とに交互に圧縮機周波数を変動させる。基準温度および変動温度のそれぞれに応じた圧縮機周波数は周波数決定部５４にて上述のようにして決定される。そして、圧縮機周波数をｆ１とｆ２とに交互に変化させることで、凝縮温度がｔｃ１とｔｃ２とに変化する。圧縮機周波数をｆ１とする期間Ｔｒとｆ２とする期間Ｔｆとは同じでもよいし、図５に示すように異なっていてもよい。なお、第一制御パターンでは、室内送風機回転数は予め設定された回転数に一定に制御される。

このように、第一制御パターンでは、申告データおよび周囲環境データに基づいて算出した快適温度を基準に室温変動を行うため、快適性を維持しつつ在室者に刺激を与えることができ、知の生産性向上を図ることができる。

次に、快適温度の算出について説明する。快適温度の算出には、上述したように凸包（Ｃｏｎｖｅｘ Ｈｕｌｌ）アルゴリズムを用いる。以下、まず凸包アルゴリズムについて説明する。

凸包は与えられた点をすべて包含する最小の凸多角形（凸多面体）である。構成要素は下記（０～３）に示す。
（０）Ｓ：平面上に与えられた点集合。
（１）Ｓのすべての３点の組（ｐ、ｑ、ｒ）について、この３点で決まる三角形の内部に含まれる点を集合Ｓから取り除く。
（２）すべての３点の組について調べた後で、残った点が凸包の頂点となる。
（３）残った点を凸包内部の点（たとえば重心点）に関して偏角順に並べると凸包を構成できる。

次に、凸包アルゴリズムを用いて快適温度を算出する手順について説明する。

図６は、本発明の実施の形態１に係る空気調和システムにおける第一制御パターンの快適温度の算出方法の説明図である。図６には、互いに直交する２つの軸の一方（ここでは横軸）を温度［℃］、他方（ここでは縦軸）を風速［ｍ／ｓ］とした座標系を示している。
快適温度の算出には、「快適」の申告データが用いられ、「不快」の申告データは用いない。図６には、「快適」の申告データを、その申告を行った在室者に対応する周囲環境データに基づいて特定される座標点にプロットした結果を示している。「快適」の申告データは、「暖かくて快適」または「涼しくて快適」であり、マークを□と△とに区別してプロットしている。

このようにプロットされた複数の点について、「暖かくて快適」と「涼しくて快適」とに分けて凸包アルゴリズムにより、それぞれの凸包を算出する。図６において（ａ）は「暖かくて快適」の凸包、（ｂ）は「涼しくて快適」の凸包である。そして、本実施の形態１では、２つの凸包が重なるエリアの重心点を、中立な快適点と考える。重心点は、図６において点線円で示している。そして、重心点の温度Ａを快適温度に決定する。

「快適」か「不快」かの申告は、上述したように定期的に行われ、第一制御パターンでは、定期的に得られる申告データと、対応の周囲環境データとともに快適温度を定期的に更新する。図６において実線円は現在の制御点を示しており、新たな快適温度が決定すると、この制御点から点線円で示した新たな制御点に更新して室温を変動する制御が行われる。

（第二制御パターン）
図７は、本発明の実施の形態１に係る空気調和システムにおける第二制御パターンの説明図である。図７には、第二制御パターンにおける風速と室内送風機回転数の変化を示している。
「第二制御パターン」は、上述したように風速を変動させることで在室者に刺激を与える制御パターンであり、風速を快適風速と快適風速以外の風速とに交互に変動させる。具体的には、快適風速と、快適風速に予め設定した風速幅ΔＶｃを加算または減算した風速とに変動させる。風速幅ΔＶｃは任意に設定可能である。以下では、変動前の風速を基準風速、変動後の温度を変動風速という。

具体的な制御としては、第二制御パターンでは、図６に示すように、基準風速に応じた室内送風機回転数Ｒ１と、変動風速に応じた室内送風機回転数Ｒ２とに交互に室内送風機回転数を変動させる。基準風速および変動風速のそれぞれに応じた室内送風機回転数は、回転数決定部５５にて上述のようにして決定される。そして、室内送風機回転数をＲ１とＲ２とに交互に変化させることで、風速がＶ１とＶ２とに変化する。室内送風機回転数をＲ１とする期間ＴｒとＲ２とする期間Ｔｆとは同じでもよいし、図７に示すように異なっていてもよい。なお、第二制御パターンでは、圧縮機周波数は予め設定された周波数に一定に制御される。

このように、第二制御パターンでは、申告データおよび周囲環境データに基づいて得た快適風速を基準に風速変動を行うため、快適性を維持しつつ在室者に刺激を与えることができ、知の生産性向上を図ることができる。

次に、快適風速の算出について説明する。快適風速の算出には、快適温度の算出と同様、上述の凸包アルゴリズムを用いる。以下、凸包アルゴリズムを用いて快適風速を算出する手順について説明する。

図８は、本発明の実施の形態１に係る空気調和システムにおける第二制御パターンの快適風速の算出方法の説明図である。図８には、互いに直交する２つの軸の一方（ここでは横軸）を温度［℃］、他方（ここでは縦軸）を風速［ｍ／ｓ］とした座標系を示している。
快適風速の算出には、「不快」の申告データが用いられ、「快適」の申告データは用いない。図８には、「不快」の申告データを、その申告を行った在室者に対応する周囲環境データに基づいて特定される座標点にプロットした結果を示している。「不快」の申告データは、「風当たって不快」または「涼しくて快適」であり、マークを□と△とに区別してプロットしている。

このようにプロットされた点群について、「風当たって不快」と「風当たらず不快」とに分けて凸包アルゴリズムにより、それぞれの凸包を算出する。図８において（ａ）は「風当たって不快」の凸包、（ｂ）は「風当たらず不快」の凸包である。そして、本実施の形態１では、２つの凸包が重なるエリアの重心点を、中立な快適点と考える。そして、重心点の風速Ｂ［ｍ／ｓ］を快適風速に決定する。

「快適」か「不快」かの申告は、上述したように定期的に行われ、第二制御パターンでは、定期的に得られる申告データと、対応の周囲環境データとともに快適風速を定期的に更新する。図８において実線円は現在の制御点を示しており、新たな快適風速が決定すると、この制御点から点線円で示した新たな制御点に更新して風速を変動する制御が行われる。

（制御フロー）
図９は、本発明の実施の形態１に係る空気調和システムにおける刺激付与運転の制御フローチャートの一例を示す図である。以下、暖房運転時の例で刺激付与運転の説明を行う。
制御装置５０は、暖房運転において刺激付与運転の開始が指示されると、まず第一制御パターンを開始する。すなわち、まず「快適」の申告データおよび周囲環境データに基づいて快適温度を算出する（ステップＳ１）。なお、第一制御パターンの開始初期は申告データが得られていない。このため、制御開始初期は、予め設定されたデフォルト温度を快適温度とする。そして、制御装置５０は、予め設定されたΔＴ、ΔＴｓ、Δｔｃ、Ｔｒ、およびＴｆに基づいて圧縮機周波数を変動させて、室温を快適温度と変動室温とに変動させる（ステップＳ２）。

具体例で説明する。例えばデフォルト温度が２６℃、ΔＴが１時間、ΔＴｓが１０分、Δｔｃが２℃で減算、ＴｒおよびＴｆが同じで２分とする。この場合、室温２６℃に対応する圧縮機周波数と室温２４℃に対応する圧縮機周波数とで交互に２分間ずつ行う運転を１０分間、行う。

そして、第一制御パターンを開始して１０分（ΔＴｓ）経過すると（ステップＳ３）、続いて、制御装置５０は、第一制御パターンの開始から１時間（ΔＴ）が経過したかを判断する（ステップＳ４）。制御装置５０は、第一制御パターンの開始から１時間が経過していない場合、ステップＳ１に戻って、新たに得た申告データおよび周囲環境データに基づいて快適温度を算出する。ここで、新たに算出された快適温度が例えば２５℃の場合、２５℃と２３℃とに室温を変動させる運転を行う（ステップＳ２）。

以上のステップＳ１～ステップＳ４の処理を１時間経過するまで繰り返す。つまり、１０分毎に得られる新たな複数の申告データおよび周囲環境データに基づいて、快適温度を更新しながら室温を変動させる運転を、１時間経過するまで繰り返す。そして、１時間が経過すると、制御装置５０は第二制御パターンに入る。

第二制御パターンでは、まず、制御装置５０は、「不快」の申告データおよび周囲環境データに基づいて快適風速を算出する（ステップＳ５）。そして、制御装置５０は、快適風速と変動風速とに風速を変動させる（ステップＳ６）。具体的には、ΔＴが１時間、ΔＴｓが１０分、ＴｒおよびＴｆが同じで２分とすると、快適風速に対応する室内送風機回転数と、変動風速に対応する室内送風機回転数とに交互に２分間ずつ行う運転を、１０分間行う。

そして、第二制御パターンを開始して１０分（ΔＴｓ）経過すると（ステップＳ７）、続いて、制御装置５０は、第二制御パターンの開始から１時間（ΔＴ）が経過したかを判断する（ステップＳ８）。制御装置５０は、第二制御パターンの開始からΔＴが経過していない場合、ステップＳ５に戻って、新たに得た申告データおよび周囲環境データに基づいて快適風速を算出する。そして、新たに算出した快適風速と変動風速とに風速を変動させる（ステップＳ６）。

以上のステップＳ５～ステップＳ７の処理を１時間経過するまで繰り返す。つまり、１０分毎に得られる新たな複数の申告データおよび周囲環境データに基づいて、快適風速を更新しながら風速を変動させる運転を、１時間経過するまで繰り返す。そして、１時間が経過すると、制御装置５０はステップＳ１に戻り、同様の処理を繰り返す。

なお、上記の説明では、快不快申告端末３０からの自己申告によって在室者の快不快の感情を取得するようにしていたが、在室者の生体情報等を自動的に計測し、計測した情報に基づいて快不快の感情を取得するようにしてもよい。たとえば、室内の天井中心に赤外線センサを配置し、在室者の表面温度を計測する。また、各机のそれぞれに次の図１０示すような感情検知センサを配置し、各在室者の感情を計測する。そして、これらの計測結果を総合的に判断して、在室者の快不快に関する感情データを自動的に取得するようにしてもよい。

図１０は、感情検知センサの構成例を示す図である。
感情検知センサは、大きく分けて身体的特徴を計測するセンサ群と、行動特徴を計測するセンサ群とで構成される。身体的特徴を計測するセンサ群として、虹彩センサと脈拍センサとを有する。虹彩からは、ストレス、疲労度および乾燥度を読み取ることができる。また、脈拍からは、代謝量および緊張量を読み取ることができる。また、行動特徴を計測するセンサ群として、キーボードタイピングリズムを計測するセンサ、温冷汗申告深度をカウントするセンサ、マウスクリック速度を計測するセンサ等がある。

以上説明したように、本実施の形態１によれば、刺激付与運転により、在室者に対して室温変動の刺激および風速変動の刺激を与え、自律神経を効果的に活性化させることができる。また、刺激付与運転は、在室者の快不快に関する感情データと周囲環境データとから得られる快適温度および快適風速に基づいて行われるため、快適性を維持できる。その結果、在室者の自律神経系の活性を高めるとともに知の生産性および効率向上を図ることができる。

また、刺激付与運転において、感情データおよび周囲環境データを定期的に取得し、取得したデータに基づいて快適温度および快適風速を更新しながら第一制御パターンおよび第二制御パターンを行っている。このため、室内環境を在室者の快適温度および快適風速に追従させながら在室者に刺激を与えることができる。

また、刺激付与運転において、第一制御パターンでは「快適」の申告データのみが用いられ、第二制御パターンでは「不快」の申告データのみが用いられる。このため、快不快申告端末３０において、第一制御パターンの期間中に、ΔＴｓ毎に表示される快不快申告画面には、「快適」に関する「暖かくて快適」ボタンおよび「涼しくて快適」ボタンのみ表示し、「不快」に関するボタンは表示しないようにしてもよい。同様に、第二制御パターンの期間中に、ΔＴｓ毎に表示される快不快申告画面には、「不快」に関する「風当たって不快」ボタンおよび「風当たらず不快」ボタンのみ表示し、「快適」に関するボタンは表示しないようにしてもよい。

実施の形態２．
実施の形態２は、申告データを含む感情データに基づいて風向を制御するものである。それ以外の制御については実施の形態１と同様である。以下、実施の形態２が実施の形態１と異なる点を中心に説明する。

図１１は、本発明の実施の形態２に係る空気調和システムの一例を示す図である。
実施の形態２の空気調和システムは、図１に示した実施の形態１の構成に更に、風向動作決定部５８を備えている。

風向動作決定部５８は、室内機１１０から室内に吹き出す空気の風向を決定する部分である。風向動作決定部５８には、第一パターン制御部５２および第二パターン制御部５３から風向を決める旨の指令が入力される。第一制御パターンでは、風向の制御は行わない。このため、風向動作決定部５８は、第一パターン制御部５２からの指令が入力されると、現状の風向を維持する旨の制御指令を動作制御部５６に出力する。一方、第二制御パターンでは、風向の制御を行う。このため、風向動作決定部５８は、第二パターン制御部３３からの指令が入力されると、周囲環境データに基づいて風向を決定し、その風向にする旨の制御指令を動作制御部５６に出力する。

動作制御部５６は、風向動作決定部５８からの制御指令が入力されると、制御指令に基づいて室内機１１０の風向変更板（図示せず）のモータ（図示せず）を制御して風向を変更する。

次に、周囲環境データに基づく風向決定の考え方について説明する。
風向を決定するにあたっては、「風当たって不快」と申告した在室者群と、「風当たらず不快」と申告した在室者群との室内における位置分布を用いる。そして、「風当たらず不快」の在室者が集中する領域に風が当たるように風向を決定する。

以下、具体例で説明する。
図１２は、本発明の実施の形態２に係る空気調和システムにおける風向の決定方法の説明図である。図１２には、各机４０毎に、その机４０の利用者である在室者の感覚データを対応付けて示している。図１２に示した□と△のマークは、□が「風当たって不快」、△が「風当たらず不快」の感情を示している。
この例では、４つの机４０からなる島が左右に２つあり、左側の島の在室者の全員が「風当たらず不快」と感じ、右側の島の在室者の全員が「風当たって不快」と感じていることを示している。

このような位置分布の場合、左側の島に風向を向けることで、左側の島の在室者に風を当てることができ、不快感を抑制できる。同時に、右側の島から風向が外れることで右側の島の在室者の不快感も抑制できる。具体的な制御としては、各快不快申告端末３０の位置を在室者の位置と捉え、各快不快申告端末３０のそれぞれについて、室内機１１０からの距離および室内機正面からの角度等の相対位置情報を予め制御装置５０に記憶しておく。そして、その相対位置情報に基づいて、「風当たらず不快」の在室者が集中する領域の室内機１１０との相対位置を特定し、特定した領域に風向を制御すればよい。

以上説明したように、本実施の形態２によれば実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、感情データに基づいて風向を制御するようにしたので、風が当たる、当たらないによる不快感を抑制して快適性を向上できる。

１０ 温度センサ、２０ 風速センサ、３０ 快不快申告端末、４０ 机、５０ 制御装置、５１ 切り替え判断部、５２ 第一パターン制御部、５３ 第二パターン制御部、５４ 周波数決定部、５５ 回転数決定部、５６ 動作制御部、５７ 記憶部、５８ 風向動作決定部、６０ 取得装置、１００ 空調装置、１１０ 室内機、１１１ 室内送風機、１１２ 室内熱交換器、１１３ 室温センサ、１１４ 熱交温度センサ、１２０ 室外機、１２１ 室外送風機、１２２ 室外熱交換器、１２３ 膨張弁、１２４ 四方弁、１２５ 圧縮機、１３０ 冷媒配管。

Claims (7)

1. 室内の空調を行う空調装置と、
   前記室内の在室者の周囲環境に関する周囲環境データと、前記在室者の快不快に関する感情データとを各在室者毎に取得する取得装置と、
   前記室内の在室者に対して刺激を与える刺激付与運転を前記空調装置に行わせる制御装置とを備え、
   前記刺激付与運転は、
   前記室内の室温を、前記取得装置で取得したデータに基づく快適温度と前記快適温度以外の温度とに変動させて室温変動による刺激を与える第一制御パターンと、
   前記室内の風速を、前記取得装置で取得したデータに基づく快適風速と前記快適風速以外の風速とに変動させて風速変動による刺激を与える第二制御パターンとを有し、
   前記制御装置は、
   前記刺激付与運転において、前記第一制御パターンと前記第二制御パターンのそれぞれを前記空調装置に行わせるものであり、
   「快適」の場合の前記感情データは「暖かくて快適」または「涼しくて快適」であり、
   前記制御装置は、互いに直交する２つの軸の一方を温度、他方を風速とした座標系内において、前記感情データと対応の前記周囲環境データとに基づいて、「暖かくて快適」を包含する凸包と、「涼しくて快適」を包含する凸包とを得、２つの前記凸包が重なる領域の重心点の温度を前記快適温度として前記第一制御パターンを行う空気調和システム。
2. 室内の空調を行う空調装置と、
   前記室内の在室者の周囲環境に関する周囲環境データと、前記在室者の快不快に関する感情データとを各在室者毎に取得する取得装置と、
   前記室内の在室者に対して刺激を与える刺激付与運転を前記空調装置に行わせる制御装置とを備え、
   前記刺激付与運転は、
   前記室内の室温を、前記取得装置で取得したデータに基づく快適温度と前記快適温度以外の温度とに変動させて室温変動による刺激を与える第一制御パターンと、
   前記室内の風速を、前記取得装置で取得したデータに基づく快適風速と前記快適風速以外の風速とに変動させて風速変動による刺激を与える第二制御パターンとを有し、
   前記制御装置は、
   前記刺激付与運転において、前記第一制御パターンと前記第二制御パターンのそれぞれを前記空調装置に行わせるものであり、
   「不快」の場合の前記感情データは、「風当たって不快」または「風当たらず不快」であり、
   前記制御装置は、互いに直交する２つの軸の一方を温度、他方を風速とした座標系内において、前記感情データと対応の前記周囲環境データとに基づいて、「風当たって不快」を包含する凸包と、「風当たらず不快」を包含する凸包とを得、２つの前記凸包が重なる領域の重心点の風速を前記快適風速として前記第二制御パターンを行う空気調和システム。
3. 前記制御装置は、前記第二制御パターンにおいて、「不快」の場合の前記感情データに基づいて前記空調装置の室内機の風向を制御する請求項２記載の空気調和システム。
4. 前記制御装置は、「風当たって不快」の在室者群と、「風当たらず不快」の在室者群との前記室内における位置分布から、「風当たらず不快」の在室者が集中する領域に風が当たるように前記風向を制御する請求項３記載の空気調和システム。
5. 前記取得装置は、前記在室者が快不快を自己申告する快不快申告端末を備え、
   前記制御装置は、前記快不快申告端末から前記感情データを取得する請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の空気調和システム。
6. 前記制御装置には、前記快不快申告端末と前記室内機との相対位置情報が記憶されており、前記相対位置情報に基づいて、「風当たらず不快」と申告した前記快不快申告端末が集中する領域の前記室内機との相対位置を特定し、特定した領域に風向を制御する請求項４に従属する請求項５記載の空気調和システム。
7. 前記制御装置は、前記周囲環境データと前記感情データとを前記取得装置から定期的に取得し、取得したデータに基づいて前記快適温度および前記快適風速を更新しながら前記第一制御パターンと前記第二制御パターンとを行う請求項１～請求項６のいずれか一項に記載の空気調和システム。

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