JP7329613B2 - 制御装置、空気調和システム及び空気調和システムの制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、空気調和システムの制御に関する。

室内の空気を取り込んで温度調節した上で室内に出力する内調機と、換気のため室外の空気を取り込んで温度調節した上で室内に出力する外調機とを備える構成の空気調和システムがある（特許文献１参照）。
この構成の空気調和システムの制御方法として、主に内調機が温度調節を担い、主に外調機が湿度調節を担う潜熱顕熱分離空調がある。潜熱顕熱分離空調は、省エネルギー運転を目的としている。

潜熱顕熱分離空調では、内調機に目標とする温度である設定温度が与えられ、外調機に目標とする湿度である設定湿度が与えられる。そして、内調機が設定温度となるよう運転を行い、外調機が設定湿度となるように運転を行うことにより、ユーザが所望する空気温湿度が実現される。

空気調和システムは、室内空間の快適性を向上するためのものである。室内空間の快適性を評価する指標として、ＰＭＶ（Ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ Ｍｅａｎ Ｖｏｔｅ）がある。ＰＭＶは、熱的快適感に影響する６要素から算出される指標である。６要素とは、室温と、平均放射温度と、相対湿度と、平均風速と、代謝量と、着衣量とである。

特開２０１９－０７８５０１号公報

従来は、内調機及び外調機がそれぞれ独立して制御されていた。そのため、快適性に基づき適切な制御がされない恐れがあった。
この発明は、快適性に基づく適切な制御を可能にすることを目的とする。

この発明に係る制御装置は、
対象空間の中の空気を取り込んで温度調節した上で前記対象空間に出力する内調機と、前記対象空間の外の空気を取り込んで温度調節した上で前記対象空間に出力する外調機とを備える空気調和システムを制御する制御装置であり、
前記対象空間の快適性に関する情報の入力を受け付け、前記快適性についての目標値を設定する設定部と、
前記設定部によって設定された前記目標値に基づき、前記内調機及び前記外調機の両方を制御する制御部と
を備える。

この発明では、快適性についての目標値を設定し、目標値に基づき内調機及び外調機の両方を制御する。内調機及び外調機の両方を制御するため、快適性に基づく適切な制御が可能になる。

実施の形態１に係る空気調和システム１０の構成図。 実施の形態１に係る内調機２０の構成図。 実施の形態１に係る外調機３０の構成図。 実施の形態１に係る外気供給ユニット３２の構成図。 実施の形態１に係る制御装置４０の構成図。 実施の形態１に係る制御装置４０の全体的な動作を示すフローチャート。 実施の形態１に係る特定処理のフローチャート。 目標ＰＭＶを低くする場合の温度及び湿度の組合せの説明図。 目標ＰＭＶを高くする場合の温度及び湿度の組合せの説明図。 実施の形態１に係る組合せ特定処理の説明図。 実施の形態１に係る対象特定処理の説明図。

実施の形態１．
＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１を参照して、実施の形態１に係る空気調和システム１０の構成を説明する。
空気調和システム１０は、内調機２０と、外調機３０と、制御装置４０とを備える。内調機２０は、対象空間５０の中の空気を取り込んで温度調節した上で対象空間に出力する。外調機３０は、対象空間５０の外の空気を取り込んで温度調節した上で対象空間５０に出力する。制御装置４０は、内調機２０及び外調機３０を制御する。

図１及び図２を参照して、実施の形態１に係る内調機２０の構成を説明する。
内調機２０は、室外機２１と、１台以上の室内機２２とを備える。図１及び図２では、内調機２０は、２台の室内機２２を備えている。室外機２１は屋外に設置され、各室内機２２は対象空間５０である室内空間を構成する部屋の天井裏等に設置される。室外機２１と各室内機２２とは、冷媒配管２３によって接続される。室外機２１には、外気の温度を検出する温度検出装置２４が設けられる。各室内機２２には、対象空間５０である室内空間の温度を検出する温度検出装置２５が設けられる。
室外機２１は、圧縮機２１１と、四方弁２１２と、室外熱交換器２１３と、室外ファン２１４とを備える。圧縮機２１１と四方弁２１２と室外熱交換器２１３とは、冷媒配管２１５によって順次接続される。各室内機２２は、室内熱交換器２２１と、膨張弁２２２と、室内ファン２２３とを備える。室内熱交換器２２１と膨張弁２２２とは、冷媒配管２２４によって順次接続される。そして、室外機２１の冷媒配管２１５の一方の端部と各室内機２２の冷媒配管２２４の一方の端部とが冷媒配管２３によって接続され、室外機２１の冷媒配管２１５の他方の端部と各室内機２２の冷媒配管２２４の他方の端部とが冷媒配管２３によって接続されることにより、内調系統が構成される。

図１及び図３を参照して、実施の形態１に係る外調機３０の構成を説明する。
外調機３０は、室外機３１と、外気供給ユニット３２とを備える。室外機３１は屋外に設置され、外気供給ユニット３２は対象空間５０である室内空間を構成する部屋の天井裏等に設置される。室外機３１と外気供給ユニット３２とは、冷媒配管３３によって接続される。室外機３１には、外気の湿度を検出する湿度検出装置３４が設けられる。外気供給ユニット３２には、対象空間５０である室内空間の湿度を検出する湿度検出装置３５が設けられる。
室外機３１は、圧縮機３１１と、四方弁３１２と、室外熱交換器３１３と、室外ファン３１４とを備える。圧縮機３１１と四方弁３１２と室外熱交換器３１３とは、冷媒配管３１５によって順次接続される。外気供給ユニット３２は、熱交換器３２１と、膨張弁３２２とを備える。熱交換器３２１と膨張弁３２２とは、冷媒配管３２３によって順次接続される。そして、室外機３１の冷媒配管３１５の一方の端部と外気供給ユニット３２の冷媒配管３２３の一方の端部とが冷媒配管３３によって接続され、室外機３１の冷媒配管３１５の他方の端部と外気供給ユニット３２の冷媒配管３２３の他方の端部とが冷媒配管３３によって接続されることにより、外調系統が構成される。

図４を参照して、実施の形態１に係る外気供給ユニット３２の構成を説明する。
外気供給ユニット３２は、図３に示す熱交換器３２１及び膨張弁３２２に加え、給気用送風機３２４と、排気用送風機３２５と、熱交換器３２６とを備える。給気用送風機３２４は、室外空気を室内に供給するための送風機である。排気用送風機３２５は、室内空気を室外に排出するための送風機である。熱交換器３２６は、給気用送風機３２４によって取り込まれた室外空気と、排気用送風機３２５によって排出される室内空気とを熱交換させる装置である。

図５を参照して、実施の形態１に係る制御装置４０の構成を説明する。
制御装置４０は、コンピュータである。
制御装置４０は、プロセッサ４１と、メモリ４２と、ストレージ４３と、通信インタフェース４４とのハードウェアを備える。プロセッサ４１は、信号線を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。

プロセッサ４１は、プロセッシングを行うＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）である。プロセッサ４１は、具体例としては、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）である。メモリ４２は、データを一時的に記憶する記憶装置である。メモリ４２は、具体例としては、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、又は、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）である。ストレージ４３は、データを保管する記憶装置である。ストレージ４３は、具体例としては、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）である。通信インタフェース４４は、外部の装置と通信するためのインタフェースである。通信インタフェース４４は、具体例としては、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、又は、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）のポートである。

制御装置４０は、機能構成要素として、設定部４１１と、特定部４１２と、制御部４１３とを備える。特定部４１２は、機能構成要素として、組合せ特定部４１４と、負荷計算部４１５と、電力計算部４１６と、対象特定部４１７とを備える。制御装置４０の各機能構成要素の機能はソフトウェアにより実現される。
ストレージ４３には、制御装置４０の各機能構成要素の機能を実現するプログラムが格納されている。このプログラムは、プロセッサ４１によりメモリ４２に読み込まれ、プロセッサ４１によって実行される。これにより、制御装置４０の各機能構成要素の機能が実現される。

図５では、制御装置４０の各機能構成要素がソフトウェアで実現された。しかし、制御装置４０の各機能構成要素はハードウェアで実現されてもよい。各機能構成要素はハードウェアで実現される場合には、プロセッサ１１とメモリ１２とストレージ１３とに代えて、電子回路を備える。電子回路は、各機能構成要素と、メモリ１２と、ストレージ１３との機能とを実現する専用の回路である。
電子回路としては、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ロジックＩＣ、ＧＡ（Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）が想定される。各機能構成要素を１つの電子回路で実現してもよいし、各機能構成要素を複数の電子回路に分散させて実現してもよい。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
図６から図１１を参照して、実施の形態１に係る制御装置４０の動作を説明する。
実施の形態１に係る制御装置４０の動作手順は、実施の形態１に係る空気調和システム１０の制御方法に相当する。また、実施の形態１に係る制御装置４０の動作を実現するプログラムは、実施の形態１に係る空気調和システム１０の制御プログラムに相当する。

図６を参照して、実施の形態１に係る制御装置４０の全体的な動作を説明する。
（ステップＳ１１：設定処理）
設定部４１１は、対象空間５０の快適性に関する情報の入力を受け付け、対象空間５０の快適性についての目標値を設定する。快適性は、少なくとも温度及び湿度から特定される。実施の形態１では、快適性の指標としてＰＭＶが用いられるものとする。
具体的には、ユーザによって空気調和システム１０のコントローラが操作され、「暑い」又は「寒い」といった対象空間５０の快適性に関する情報が入力される。すると、設定部４１１は、入力された快適性に関する情報に応じて快適性についての目標値を設定する。例えば、「暑い」という情報が入力された場合には、設定部４１１は、目標値である目標ＰＭＶの値として、現在設定されている目標ＰＭＶよりも低い値を設定する。また、例えば、「寒い」という情報が入力された場合には、設定部４１１は、目標値である目標ＰＭＶの値として、現在設定されている目標ＰＭＶよりも高い値を設定する。

（ステップＳ１２：特定処理）
特定部４１２は、ステップＳ１１で設定された目標値を満たす温度及び湿度の複数の組合せから１つの組合せを特定する。
実施の形態１では、特定部４１２は、ステップＳ１１で設定された目標値を満たす温度及び湿度の複数の組合せのうち、組合せにおける温度及び湿度に対象空間５０の温度及び湿度がなるように制御するために必要な内調機２０の消費電力と外調機３０の消費電力との合計である合計電力が少なくなる組合せを特定する。

（ステップＳ１３：制御処理）
制御部４１３は、ステップＳ１２で特定された組合せにおける温度及び湿度に対象空間５０の温度及び湿度がなるように、内調機２０及び外調機３０を制御する。
具体的には、制御部４１３は、ステップＳ１２で特定された組合せにおける温度に対象空間５０の温度がなるように、内調機２０を制御する。また、制御部４１３は、ステップＳ１２で特定された組合せにおける湿度に対象空間５０の湿度がなるように、外調機３０を制御する。

図７を参照して、実施の形態１に係る特定処理（図６のステップＳ１２）を説明する。
（ステップＳ２１：組合せ特定処理）
組合せ特定部４１４は、目標値である目標ＰＭＶを満たす温度及び湿度の複数の組合せを特定する。
なお、ＰＭＶを計算する際の温度及び湿度以外のパラメータについては固定値を用いてもよいし、センサから得られる情報から概算された値を用いてもよい。また、目標値として設定可能な温度及び湿度に制約がある場合には、目標ＰＭＶに厳密に一致する温度及び湿度の組合せでなくてもよい。言い換えると、目標ＰＭＶにある程度の幅を持たせてもよい。

図８から図１０を参照して具体的に説明する。
目標ＰＭＶが現在の目標ＰＭＶよりも低い値に更新された場合には、目標値を満たす温度及び湿度の組合せとしては、（Ａ）温度を下げるとともに、絶対湿度を上げる場合と、（Ｂ）温度及び絶対湿度を下げる場合と、（Ｃ）温度を上げるとともに、絶対湿度を下げる場合とがある。
図８に示すように、現在設定されている目標ＰＭＶが０であり、対象空間５０の温度及び湿度が点Ｘが示す値であったとする。そして、ステップＳ１１で「暑い」という情報が入力され、新たに目標ＰＭＶが－０．３に設定されたとする。一点鎖線Ｌ１は、ＰＭＶが－０．３となる温度及び湿度の組合せを示す。つまり、一点鎖線Ｌ１上の点が示す温度及び湿度は、ＰＭＶが－０．３となる。そして、一点鎖線Ｌ１には、点Ｘが示す温度及び湿度に対して、上述した（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）の場合に相当する範囲が含まれる。

目標ＰＭＶが現在の目標ＰＭＶよりも高い値に更新された場合には、目標値を満たす温度及び湿度の組合せとしては、（Ａ）温度を下げるとともに、絶対湿度を上げる場合と、（Ｂ’）温度及び絶対湿度を上げる場合と、（Ｃ）温度を上げるとともに、絶対湿度を下げる場合とがある。
図９に示すように、現在設定されている目標ＰＭＶが０であり、対象空間５０の温度及び湿度が点Ｘが示す値であったとする。そして、ステップＳ１１で「寒い」という情報が入力され、新たに目標ＰＭＶが＋０．３に設定されたとする。一点鎖線Ｌ２は、ＰＭＶが＋０．３となる温度及び湿度の組合せを示す。つまり、一点鎖線Ｌ２上の点が示す温度及び湿度は、ＰＭＶが＋０．３となる。そして、一点鎖線Ｌ２には、点Ｘが示す温度及び湿度に対して、上述した（Ａ）（Ｂ’）（Ｃ）の場合に相当する範囲が含まれる。

図１０に示すように、組合せ特定部４１４は、ステップＳ１１で設定された目標ＰＭＶを示す直線Ｌ３上の複数の点を抽出することにより、目標値を満たす温度及び湿度の複数の組合せを特定する。
具体的には、組合せ特定部４１４は、目標ＰＭＶを示す直線Ｌ３のうち、取り得る温度及び湿度の範囲の線分から、任意の間隔で点を抽出することにより、複数の点を抽出する。図１０では、組合せ特定部４１４は、４つの点を抽出することにより、温度２５．０℃と湿度７０％との組合せと、温度２５．５℃と湿度６０％との組合せと、温度２６．０℃と湿度５０％との組合せと、温度２６．５℃と湿度４０％との組合せと、４つの組合せを特定している。
なお、線分から点を抽出する間隔は任意である。そのため、４つの点に限らず、より多くの点が抽出されるようにしてもよい。

なお、温度と絶対湿度との一方だけを変化させ、他方を変化させない場合もある。この場合には変化させる方だけを考慮した制御がされる。つまり、温度を変化させ絶対湿度を変化させない場合には、温度だけを考慮して内調機２０のみを制御すればよい。逆に、絶対湿度を変化させ温度を変化させない場合には、絶対湿度だけを考慮して外調機３０のみを制御すればよい。
図８における（Ａ）の場合の範囲と（Ｂ）の場合の範囲との境界線Ｂ１上の点と、図９における（Ｂ’）の場合の範囲と（Ｃ）の場合の範囲との境界線Ｂ３上の点とが温度を変化させ絶対湿度を変化させない場合の組合せになる。また、図８における（Ｂ）の場合の範囲と（Ｃ）の場合の範囲との境界線Ｂ２上の点と、図９における（Ａ）の場合の範囲と（Ｂ’）の場合の範囲との境界線Ｂ４上の点とが絶対湿度を変化させ温度を変化させない場合の組合せになる。

（ステップＳ２２：負荷計算処理）
負荷計算部４１５は、ステップＳ２１で特定された複数の組合せそれぞれを対象として、対象の組合せにおける温度及び湿度に対象空間５０の温度及び湿度をするための顕熱負荷及び潜熱負荷を計算する。顕熱負荷及び潜熱負荷を計算する方法はどのような方法であってもよい。

例えば、負荷計算部４１５は、外気温度及び外気湿度と、対象の組合せにおける温度及び湿度といった情報を理論式に代入することにより顕熱負荷及び潜熱負荷を計算する。なお、負荷計算部４１５は、温度検出装置２４によって外気温度を取得可能であり、湿度検出装置３４によって外気湿度を取得可能である。

また、例えば、負荷計算部４１５は、外気温度と対象の組合せにおける温度との差ΔＴと、顕熱負荷との第１相関式を生成しておく。また、負荷計算部４１５は、外気湿度と、対象の組合せにおける湿度との差Δｘと、潜熱負荷との第２相関式を生成しておく。そして、負荷計算部４１５は、差ΔＴを第１相関式に代入することにより顕熱負荷を計算する。また、負荷計算部４１５は、差Δｘを第２相関式に代入することにより顕熱負荷を計算する。

また、例えば、負荷計算部４１５は、外気温度及び外気湿度と、対象の組合せにおける温度及び湿度といった情報から顕熱負荷及び潜熱負荷を計算するモデルを機械学習等によって生成しておく。そして、負荷計算部４１５は、外気温度及び外気湿度と、対象の組合せにおける温度及び湿度といった情報をモデルに入力するにより顕熱負荷及び潜熱負荷を計算する。

（ステップＳ２３：電力計算処理）
電力計算部４１６は、ステップＳ２１で特定された複数の組合せそれぞれを対象として、対象の組合せについてステップＳ２２で計算された顕熱負荷及び潜熱負荷から、対象の組合せにおける温度及び湿度に対象空間５０の温度及び湿度がなるように制御するために必要な合計電力を計算する。
具体的には、電力計算部４１６は、対象の組合せについて計算された顕熱負荷を処理する場合における内調機２０の動作状態をシミュレーションして、内調機２０の消費電力を計算する。また、電力計算部４１６は、対象の組合せについて計算された潜熱負荷を処理する場合における外調機３０の動作状態をシミュレーションして、外調機３０の消費電力を計算する。そして、電力計算部４１６は、内調機２０の消費電力と、外調機３０の消費電力とを合計して合計電力を計算する。
なお、ここで計算される消費電力は、組合せ間での比較に用いられるものである。したがって、計算される消費電力の大小関係が正しいことが重要であり、消費電力の絶対値の精度は重要ではない。

（ステップＳ２４：対象特定処理）
対象特定部４１７は、ステップＳ２１で特定された複数の組合せのうち、計算された合計電力が少なくなる組合せを特定する。
例えば、図１１に示すように、図１０に示す４点について顕熱負荷及び潜熱負荷が計算され、さらに合計電力が計算されたとする。この場合には、対象特定部４１７は、合計電力が最も少ない温度２６．０℃と湿度５０％との組合せを特定する。

実施の形態１に係る制御処理（図６のステップＳ１３）を説明する。
目標値を満たす温度及び湿度の組合せとしては、（Ａ）温度を下げるとともに、絶対湿度を上げる場合と、（Ｂ）温度及び絶対湿度を下げる場合と、（Ｃ）温度を上げるとともに、絶対湿度を下げる場合と、（Ｂ’）温度及び絶対湿度を上げる場合とがある。
（Ａ）の場合には、冷房除湿運転時には、制御部４１３は、内調機２０の能力を高くするとともに外調機３０の能力を低くすることにより、顕熱冷房能力を高くするとともに潜熱冷房能力を低くする。暖房加湿運転時には、制御部４１３は、内調機２０の能力を低くするとともに外調機３０の能力を高くすることにより、顕熱暖房能力を低くするとともに潜熱暖房能力を高くする。例えば、冷房除湿運転時には、制御部４１３は、内調機２０の冷媒蒸発温度を下げ、顕熱能力を高くし、外調機３０の冷媒蒸発温度を上げ、潜熱能力を低くする。
（Ｂ）の場合には、冷房除湿運転時には、制御部４１３は、内調機２０の能力を高くするとともに外調機３０の能力を高くすることにより、顕熱冷房能力及び潜熱冷房能力を高くする。暖房加湿運転時には、制御部４１３は、内調機２０の能力を低くするとともに外調機３０の能力を低くすることにより、顕熱暖房能力及び潜熱暖房能力を低くする。例えば、冷房除湿運転時には、制御部４１３は、内調機２０及び外調機３０の冷媒蒸発温度を下げ、顕熱能力及び潜熱能力を高くする。
（Ｃ）の場合には、冷房除湿運転時には、制御部４１３は、内調機２０の能力を低くするとともに外調機３０の能力を高くすることにより、顕熱冷房能力を低くするとともに潜熱冷房能力を高くする。暖房加湿運転時には、制御部４１３は、内調機２０の能力を高くするとともに外調機３０の能力を低くすることにより、顕熱暖房能力を高くするとともに潜熱暖房能力を低くする。例えば、冷房除湿運転時には、制御部４１３は、内調機２０の冷媒蒸発温度を上げ、顕熱能力を低くし、外調機３０の冷媒蒸発温度を下げ、潜熱能力を高くする。
（Ｂ’）の場合には、冷房除湿運転時には、制御部４１３は、内調機２０の能力を低くするとともに外調機３０の能力を低くすることにより、顕熱冷房能力及び潜熱冷房能力を低くする。暖房加湿運転時には、制御部４１３は、内調機２０の能力を高くするとともに外調機３０の能力を高くすることにより、顕熱暖房能力及び潜熱暖房能力を高くする。例えば、冷房除湿運転時には、制御部４１３は、内調機２０及び外調機３０の冷媒蒸発温度を上げ、顕熱能力及び潜熱能力を低くする。

＊＊＊実施の形態１の効果＊＊＊
以上のように、実施の形態１に係る空気調和システム１０では、制御装置４０が、快適性についての目標値を設定し、目標値に基づき内調機２０及び外調機３０の両方を制御する。内調機２０及び外調機３０の両方を制御するため、快適性に基づく適切な制御が可能になる。

また、実施の形態１に係る空気調和システム１０では、制御装置４０が、快適性についての目標値を満たす温度及び湿度の複数の組合せのうち、合計電力が少なくなる組合せを特定する。そして、制御装置４０が、特定された組合せにおける温度及び湿度に対象空間５０の温度及び湿度がなるように、内調機２０及び外調機３０を制御する。そのため、快適性を満たしつつ、消費電力を少なくする空気調和システムの制御を実現することが可能である。

室内空間の温度及び湿度は、室内空間の快適性に影響を与える要素である。ＰＭＶを指標として用いる場合、同一のＰＭＶとなる温度及び湿度の組合せは多数存在する。温度及び湿度の組合せによって、顕熱負荷及び潜熱負荷の値は変わる。例えば、冷房運転時に、設定温度を下げ、設定湿度を上げると、顕熱負荷は上がり、潜熱負荷は下がる。また、冷房運転時に、設定温度を上げ、設定湿度を下げると、顕熱負荷は下がり、潜熱負荷は上がる。
つまり、潜熱顕熱分離空調では、設定温度及び設定湿度の組合せによって、内調機及び外調機それぞれの処理する負荷が変わる。そのため、設定温度及び設定湿度の組合せによって、空気調和システム１０全体としての消費電力は変化する。したがって、ユーザによって温及び湿度が決定される場合、同等の快適性が得られる他の温度及び湿度の組合せを設定した場合に比べて、消費電力が多くなっている可能性がある。

＊＊＊他の構成＊＊＊
＜変形例１＞
実施の形態１では、特定部４１２は、快適性についての目標値を満たす温度及び湿度の複数の組合せを特定し、各組合せについての合計電力を全て計算して、合計電力が少なくなる組合せを特定した。
変形例１として、特定部４１２は、最適化手法を用いて、快適性についての目標値を満たし、かつ、合計電力が少なくなる組合せを特定してもよい。具体的には、特定部４１２は、合計電力を最小化する関数を目的関数とし、温度及び湿度の組合せが目標値を満たすことを制約条件として、最適化手法により合計電力が少なくなる組合せを特定する。

＜変形例２＞
実施の形態１では、快適性の指標としてＰＭＶが用いられた。しかし、快適性の指標はＰＭＶに限るものではない。快適性の指標としては、少なくとも温度及び湿度から計算される指標であれば、他の指標が用いられてもよい。

＜変形例３＞
実施の形態１では、内調機２０及び外調機３０が直接膨張式の構成とした。しかし、内調機２０と外調機３０との少なくともいずれかは、空調能力の調整が可能な方式であれば、直接膨張式の構成でなくてもよい。

実施の形態２．
実施の形態２は、電力計算処理では内調機２０及び外調機３０について消費電力が少なくなる動作点を特定して、特定された動作点における消費電力を用いて合計電力を計算し、制御処理では特定された動作点で内調機２０及び外調機３０を制御する点が実施の形態１と異なる。実施の形態２では、この異なる点を説明し、同一の点については説明を省略する。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
図７を参照して、実施の形態２に係る特定処理（図６のステップＳ１２）を説明する。
ステップＳ２３の処理が実施の形態１と異なる。
ステップＳ２３では、電力計算部４１６は、ステップＳ２１で特定された複数の組合せそれぞれを対象として、対象の組合せにおける温度及び湿度に対象空間の温度及び湿度がなるように制御するために必要な合計電力を計算する。この際、電力計算部４１６は、対象の組合せにおける温度及び湿度に対象空間５０の温度及び湿度がなるように制御するための内調機２０及び外調機３０それぞれの能力設定のうち、消費電力が少なくなる能力設定を採用した場合の合計電力を計算する。
具体的には、内調機２０及び外調機３０は、冷媒蒸発温度といった能力設定が変更可能になっている。電力計算部４１６は、対象の組合せについて計算された顕熱負荷を処理する場合において、消費電力が少なくなる内調機２０の冷媒蒸発温度といった能力設定の動作点を特定する。電力計算部４１６は、特定された動作点の能力設定を採用した場合における内調機２０の消費電力を計算する。また、電力計算部４１６は、対象の組合せについて計算された潜熱負荷を処理する場合において、消費電力が少なくなる外調機３０の冷媒蒸発温度といった能力設定の動作点を特定する。電力計算部４１６は、特定された動作点の能力設定を採用した場合における外調機３０の消費電力を計算する。そして、電力計算部４１６は、内調機２０の消費電力と、外調機３０の消費電力とを合計して合計電力を計算する。

実施の形態２に係る制御処理（図６のステップＳ１３）を説明する。
制御部４１３は、ステップＳ２３で内調機２０の消費電力を計算する際に採用された能力設定で内調機２０を制御する。また、制御部４１３は、ステップＳ２３で外調機３０の消費電力を計算する際に採用された能力設定で外調機３０を制御する。

＊＊＊実施の形態２の効果＊＊＊
以上のように、実施の形態２に係る空気調和システム１０では、制御装置４０は、消費電力が少なくなる能力設定における消費電力に基づき、温度及び湿度の組合せを特定する。そして、制御装置４０は、消費電力が少なくなる能力設定で内調機２０及び外調機３０を動作させる。そのため、温度及び湿度の組合せを特定した際に想定された省エネルギー化の効果が得られる。

実施の形態１では、制御部４１３は、温度及び湿度の組合せと、内調機２０及び外調機３０を制御するときの環境条件とに基づき、内調機２０及び外調機３０を制御する。そのため、温度及び湿度の組合せを特定した際とは環境条件が異なるといった理由から、温度及び湿度の組合せを特定した際に想定された省エネルギー化の効果が得られない可能性がある。
これに対して、実施の形態２では、温度及び湿度の組合せを特定した際とは環境条件が異なっていたとしても、消費電力を計算する際に採用された、消費電力が少なくなる能力設定により内調機２０及び外調機３０を制御する。そのため、温度及び湿度の組合せを特定した際に想定された省エネルギー化の効果が得られる。

なお、温度及び湿度の組合せを特定した際とは環境条件が異なるといった理由から、制御処理（図６のステップＳ１３）を行っても、対象空間５０の温度及び湿度が組合せにおける温度及び湿度から大きく外れる可能性がある。このようになってしまった場合には、制御部４１３は、実施の形態１と同様に、組合せにおける温度及び湿度に応じて、内調機２０及び外調機３０を制御するように切り替えてもよい。

実施の形態３．
実施の形態３は、快適性に関わる温度及び湿度以外の他の条件も考慮する点が実施の形態１，２と異なる。実施の形態３では、この異なる点を説明し、同一の点については説明を省略する。
実施の形態３では、実施の形態１に変更を加えた場合を説明する。しかし、実施の形態２に変更を加えることも可能である。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
実施の形態３では、快適性に関わる温度及び湿度以外の他の条件として対象空間５０の平均風速を考慮する場合を説明する。なお、平均風速は、平均風量と言い換えてもよい。ＰＭＶを計算する際のパラメータとして平均風速が含まれている。そのため、平均風速が変化すれば、ＰＭＶも変化する。

図６を参照して、実施の形態３に係る制御装置４０の全体的な動作を説明する。
ステップＳ１２及びステップＳ１３の処理が実施の形態１と異なる。
ステップＳ１２では、特定部４１２は、ステップＳ１１で設定された目標値を満たす温度と湿度と風速との複数の組合せから１つの組合せを特定する。実施の形態３では、特定部４１２は、目標値を満たす温度と湿度と風速との複数の組合せのうち、組合せにおける温度と湿度と風速とに対象空間５０の温度と湿度と風速とがなるように制御するために必要な内調機２０の消費電力と外調機３０の消費電力との合計である合計電力が少なくなる組合せを特定する。

制御部４１３は、ステップＳ１２で特定された組合せにおける温度と湿度と風速とに対象空間５０の温度と湿度と風速とがなるように、内調機２０及び外調機３０を制御する。
例えば、制御部４１３は、内調機２０又は外調機３０の吹き出し空気風速と風向との少なくともいずれかの条件を変化させた場合における対象空間５０の平均風速の変化を実測又はシミュレーションといった方法によって特定しておく。条件の変化に対応する平均風速の変化を参照して、制御部４１３は、ステップＳ１２で特定された組合せにおける風速に対象空間５０の風速がなるように、内調機２０又は外調機３０の吹き出し空気風速と風向との少なくともいずれかを変化させる。

図７を参照して、実施の形態３に係る特定処理（図６のステップＳ１２）を説明する。
ステップＳ２１及びステップＳ２３の処理が実施の形態１と異なる。
ステップＳ２１では、組合せ特定部４１４は、目標値である目標ＰＭＶを満たす温度と湿度と風速との複数の組合せを特定する。

ステップＳ２３では、電力計算部４１６は、ステップＳ２１で特定された複数の組合せそれぞれを対象として、対象の組合せにおける温度と湿度と風速とに対象空間の温度と湿度と風速とがなるように制御するために必要な合計電力を計算する。
電力計算部４１６は、対象の組合せにおける風速になるように、内調機２０と外調機３０との少なくともいずれかについて、吹き出し空気風速と風向との少なくともいずれかを変化させた場合の消費電力を計算する。そして、電力計算部４１６は、吹き出し空気風速と風向との少なくともいずれかを変化させた場合の消費電力を考慮して、合計電力を計算する。

＊＊＊実施の形態３の効果＊＊＊
以上のように、実施の形態３に係る空気調和システム１０では、制御装置４０が快適性に関わる温度及び湿度以外の条件も考慮する。これにより、快適性に基づくより適切な制御が可能になる。

以上、この発明の実施の形態及び変形例について説明した。これらの実施の形態及び変形例のうち、いくつかを組み合わせて実施してもよい。また、いずれか１つ又はいくつかを部分的に実施してもよい。なお、この発明は、以上の実施の形態及び変形例に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

１０ 空気調和システム、２０ 内調機、２１ 室外機、２２ 室内機、２３ 冷媒配管、２４ 温度検出装置、２５ 温度検出装置、２１１ 圧縮機、２１２ 四方弁、２１３ 室外熱交換器、２１４ 室外ファン、２１５ 冷媒配管、２２１ 室内熱交換器、２２２ 膨張弁、２２３ 室内ファン、２２４ 冷媒配管、３０ 外調機、３１ 室外機、３２ 外気供給ユニット、３３ 冷媒配管、３４ 湿度検出装置、３５ 湿度検出装置、３１１ 圧縮機、３１２ 四方弁、３１３ 室外熱交換器、３１４ 室外ファン、３１５ 冷媒配管、３２１ 熱交換器、３２２ 膨張弁、３２３ 冷媒配管、３２４ 給気用送風機、３２５ 排気用送風機、３２６ 熱交換器、４０ 制御装置、４１ プロセッサ、４２ メモリ、４３ ストレージ、４４ 通信インタフェース、４１１ 設定部、４１２ 特定部、４１３ 制御部、４１４ 組合せ特定部、４１５ 負荷計算部、４１６ 電力計算部、４１７ 対象特定部、５０ 対象空間。

Claims (6)

1. 顕熱負荷に応じて動作し、対象空間の中の空気を取り込んで温度調節した上で前記対象空間に出力する内調機と、潜熱負荷に応じて動作し、前記対象空間の外の空気を取り込んで温度調節した上で前記対象空間に出力する外調機とを備える空気調和システムを制御する制御装置であり、
   前記対象空間の快適性であって、少なくとも温度及び湿度から特定される快適性に関する情報の入力を受け付け、前記快適性についての目標値を設定する設定部と、
   前記設定部によって設定された前記快適性についての前記目標値を満たす温度及び湿度の複数の組合せを特定する組合せ特定部と、
   前記組合せ特定部によって特定された前記複数の組合せそれぞれを対象として、対象の組合せにおける温度及び湿度に前記対象空間の温度及び湿度をするための顕熱負荷及び潜熱負荷を計算する負荷計算部と、
   前記複数の組合せそれぞれを対象として、対象の組合せについて前記負荷計算部によって計算された前記顕熱負荷を処理する場合における前記内調機の冷媒蒸発温度を第１温度として特定し、前記第１温度を採用した場合における前記内調機の消費電力を計算するとともに、前記対象の組合せについて前記負荷計算部によって計算された前記潜熱負荷を処理する場合における前記外調機の冷媒蒸発温度を第２温度として特定し、前記第２温度を採用した場合における前記外調機の消費電力を計算することにより、前記対象の組合せにおける温度及び湿度に前記対象空間の温度及び湿度がなるように制御するために必要な合計電力を計算する電力計算部と、
   前記電力計算部によって計算された前記合計電力が少なくなる組合せを前記複数の組合せから特定する対象特定部と、
   前記対象特定部によって特定された前記組合せについての前記第１温度及び前記第２温度を用いて、前記内調機の冷媒蒸発温度が前記第１温度になり、前記外調機の冷媒蒸発温度が前記第２温度になるように制御する制御部と
   を備える制御装置。
2. 前記電力計算部は、対象の組合せにおける温度及び湿度に前記対象空間の温度及び湿度がなるように制御するための前記内調機及び前記外調機それぞれの能力設定のうち、消費電力が少なくなる能力設定を採用した場合の前記合計電力を計算し、
   前記制御部は、前記合計電力を計算する際に採用された前記能力設定によって、前記内調機及び前記外調機を制御する
   請求項１に記載の制御装置。
3. 前記快適性は、温度及び湿度と、他の条件とから特定され、
   前記組合せ特定部は、前記目標値を満たす温度と湿度と他の条件との前記複数の組合せを特定し、
   前記負荷計算部は、前記複数の組合せそれぞれを対象として、対象の組合せにおける他の条件の下で温度及び湿度に前記対象空間の温度及び湿度をするための顕熱負荷及び潜熱負荷を計算し、
   前記電力計算部は、前記複数の組合せそれぞれを対象として、対象の組合せについての前記顕熱負荷及び前記潜熱負荷から、前記対象の組合せにおける他の条件の下で温度及び湿度に前記対象空間の温度及び湿度がなるように制御するために必要な前記合計電力を計算し、
   前記制御部は、前記対象特定部によって特定された前記組合せにおける温度と湿度と他の条件とに前記対象空間の温度と湿度と他の条件とがなるように、前記内調機及び前記外調機を制御する
   請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 前記制御部は、特定された前記目標値を実現する温度及び湿度が前記対象空間の温度及び湿度に対して、
   温度が低くかつ湿度が高い場合には、冷房除湿運転時には、前記内調機の能力を高くするとともに前記外調機の能力を低くし、暖房加湿運転時には、前記内調機の能力を低くするとともに前記外調機の能力を高くし、
   温度が低くかつ湿度が低い場合には、冷房除湿運転時には、前記内調機の能力を高くするとともに前記外調機の能力を高くし、暖房加湿運転時には、前記内調機の能力を低くするとともに前記外調機の能力を低くし、
   温度が高くかつ湿度が低い場合には、冷房除湿運転時には、前記内調機の能力を低くするとともに前記外調機の能力を高くし、暖房加湿運転時には、前記内調機の能力を高くするとともに前記外調機の能力を低くし、
   温度が高くかつ湿度が高い場合には、冷房除湿運転時には、前記内調機の能力を低くするとともに前記外調機の能力を低くし、暖房加湿運転時には、前記内調機の能力を高くするとともに前記外調機の能力を高くする
   請求項１から３までのいずれか１項に記載の制御装置。
5. 顕熱負荷に応じて動作し、対象空間の中の空気を取り込んで温度調節した上で前記対象空間に出力する内調機と、潜熱負荷に応じて動作し、前記対象空間の外の空気を取り込んで温度調節した上で前記対象空間に出力する外調機と、制御装置とを備える空気調和システムであり、
   前記制御装置は、
   前記対象空間の快適性であって、少なくとも温度及び湿度から特定される快適性に関する情報の入力を受け付け、前記快適性についての目標値を設定する設定部と、
   前記設定部によって設定された前記快適性についての前記目標値を満たす温度及び湿度の複数の組合せを特定する組合せ特定部と、
   前記組合せ特定部によって特定された前記複数の組合せそれぞれを対象として、対象の組合せにおける温度及び湿度に前記対象空間の温度及び湿度をするための顕熱負荷及び潜熱負荷を計算する負荷計算部と、
   前記複数の組合せそれぞれを対象として、対象の組合せについて前記負荷計算部によって計算された前記顕熱負荷を処理する場合における前記内調機の冷媒蒸発温度を第１温度として特定し、前記第１温度を採用した場合における前記内調機の消費電力を計算するとともに、前記対象の組合せについて前記負荷計算部によって計算された前記潜熱負荷を処理する場合における前記外調機の冷媒蒸発温度を第２温度として特定し、前記第２温度を採用した場合における前記外調機の消費電力を計算することにより、前記対象の組合せにおける温度及び湿度に前記対象空間の温度及び湿度がなるように制御するために必要な合計電力を計算する電力計算部と、
   前記電力計算部によって計算された前記合計電力が少なくなる組合せを前記複数の組合せから特定する対象特定部と、
   前記対象特定部によって特定された前記組合せについての前記第１温度及び前記第２温度を用いて、前記内調機の冷媒蒸発温度が前記第１温度になり、前記外調機の冷媒蒸発温度が前記第２温度になるように制御する制御部とを備える空気調和システム。
6. 顕熱負荷に応じて動作し、対象空間の中の空気を取り込んで温度調節した上で前記対象空間に出力する内調機と、潜熱負荷に応じて動作し、前記対象空間の外の空気を取り込んで温度調節した上で前記対象空間に出力する外調機とを備える空気調和システムの制御方法であり、
   制御装置が、前記対象空間の快適性であって、少なくとも温度及び湿度から特定される快適性に関する情報の入力を受け付け、前記快適性についての目標値を設定し、
   制御装置が、前記目標値を満たす温度及び湿度の複数の組合せを特定し、
   制御装置が、前記複数の組合せそれぞれを対象として、対象の組合せにおける温度及び湿度に前記対象空間の温度及び湿度をするための顕熱負荷及び潜熱負荷を計算し、
   制御装置が、前記複数の組合せそれぞれを対象として、対象の組合せについて計算された前記顕熱負荷を処理する場合における前記内調機の冷媒蒸発温度を第１温度として特定し、前記第１温度を採用した場合における前記内調機の消費電力を計算するとともに、前記対象の組合せについて計算された前記潜熱負荷を処理する場合における前記外調機の冷媒蒸発温度を第２温度として特定し、前記第２温度を採用した場合における前記外調機の消費電力を計算することにより、前記対象の組合せにおける温度及び湿度に前記対象空間の温度及び湿度がなるように制御するために必要な合計電力を計算し、
   制御装置が、前記合計電力が少なくなる組合せを前記複数の組合せから特定し、
   制御装置が、特定された前記組合せについての前記第１温度及び前記第２温度を用いて、前記内調機の冷媒蒸発温度が前記第１温度になり、前記外調機の冷媒蒸発温度が前記第２温度になるように制御する空気調和システムの制御方法。

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