JPH01291048A - 空調システム制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、室内環境が居住者にとって快適になるよう
に自動制御する空調システム制御装置に関するものであ
る。

［従来の技術］ 従来の室内住居者の快適環境を考える方法として、特開
昭０１−２９６３８号公報に掲載の技術を挙げることが
できる。ここには、環境要素として空気温度、湿度、輻
射温度を検出し、更に、人間の着衣量と活動量を設定器
により設定して、環境制御１ｍ器を制御して快適空間を
得る方法が提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記の従来例では、人間の着衣量を設定器により設定し
ている。しかし、着衣量として、どのような値に決める
かの判断が難しく、また、設定器によって設定するとい
う煩わしい操作を必要としていた。

そこで、この発明は、煩わしい着衣量の判断や設定操作
を行うことなしに、快適環境を得られる空調システム制
御装置の提供を課題とするものである。

［課題を解決するための手段］ この発明にかかる空調システム制御装置は、室内に設置
され室内の環境要素を調節する冷暖房機、換気装置、加
湿器、天井扇、床暖房器のうちの２以上からなる空調関
係機器と、室内の温度検出器、湿度検出器、輻射温度検
出器、室外の外気温度検出器からの出力信号が供給され
る環境要素の検出入力手段と、活動量と気流速の設定手
段と、着衣量の決定手段と、前記環境要素の検出入力手
段の検出値と前記活動量と気流速の設定手段の設定値と
着衣量の決定手段の決定値から快適度を演算する快適度
の演算手段と、所定の快適範囲の設定手段と、前記快適
度の演算手段からの演算値が前記快適度の設定範囲にな
るようにするために、その設定範囲内で各空調関係機器
毎の快適度の設定範囲を個別に設け、結果的に前記各空
調関係機器の運転優先順位に従って前記各空調関係機器
の運転または停止を決定する運転選択手段と、この運転
選択手段の決定により前記各空調関係機器の運転指示を
行う機器制御手段を設けたものである。

［作用］ この発明の空調システム制御装置は、室内の温度、湿度
、輻射温度及び室外の外気温度からなる環境要素を検出
する検出手段からの検出値と、活動量と気流速の設定手
段による設定値と、検出された外気温度により示される
外気温度設定区分域と活動状態設定器による設定状態か
ら決定される着衣量の決定手段からの決定値とから、室
内の快適度を快適度の演算手段により求め、この快適度
の演算値が快適範囲の設定手段による快適度の設定範囲
になるようにするために、運転選択手段ではその設定範
囲内で室内に設置された２冷暖房機、換気装置、加湿器
、天井扇、床暖房器からなる各空調関係機器毎の快適度
の設定範囲、即ち、快適度の設定上限値と設定下限値を
個別に設け、各空調関係機器の運転優先順位に従って、
各空調関係機器の運転または停止を決定し、この決定に
より、機器制御手段から各空調関係機器の運転または停
止指示を出力して、各空調関係機器を制御するものであ
る。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例である空調システム制御装
置の全体の概略構成図を示すブロック図で、第２図は第
１図に示すこの発明の一実施例の空調システム制御装置
の全体構成図である。

図において、（１）〜（５）は室内（１８）に設置され
、室内（１８）の環境要素を調節する空調関係機器であ
り、（１）は冷房・暖房機能を備えた冷暖房機、（２）
は外気を室内（１８）に導入する機能を備えた換気装置
、（３）は加湿機能を備えた加湿器、（４）は気流によ
る冷却効果を生じさせる機能を備えた天井扇、（５）は
輻射による暖房機能を備えた床暖房器である。（６）は
室内（１８）の空気温度を検出する温度検出器、（７）
は室内（１８）の湿度を検出する湿度検出器、（８）は
室内（１８）の輻射温度を検出する輻射温度検出器、（
９）は外気の温度を検出する外気温度検出器、（１０）
は前記温度検出器（６）、湿度検出器（７）、輻射温度
検出器（８）、外気温度検出器（９）からの出力信号に
より室内の温度、湿度、輻射温度と外気温度を検出する
環境要素の検出入力手段、（１１）は居住者の活動量と
室内の気流速を設定する活動間と気流速の設定手段、（
１２）は前記外気温度で決まる外気温度設定区分域と後
述する活動状態設定器（２３）による設定状態から決定
される人間の着衣量を決定する着衣量の決定手段、（１
３）は前記環境要素の検出入力手段（１０）からの検出
値と前記活動量と気流速の設定手段（１１）による設定
値と前記着衣量の決定手段（１２）により決定された気
流速から室内の快適度を演算する快適度の演算手段、（
１４）は所定の快適範囲を設定する快適範囲の設定手段
、（１５）は前記快適範囲の設定手段（１４）により設
定される快適範囲を必要に応じて変更する快適範囲の設
定変更手段、（１６）は前記快適度の演算手段（１３）
より求められた快適度の演算値が前記快適範囲の設定手
段（１４）または快適範囲の設定変更手段（１５）によ
り設定された設定範囲になるように更新維持するもので
、その快適設定範囲内で前記冷暖房機（１）、換気装置
（２）、加湿器（３）、天井扇（４）、床暖房器（５）
の各空調関係機器毎の快適度の設定範囲、即ち、快適度
の設定上限値と設定下限値を個別に設け、そして、各空
調関係機器の運転優先順位に従って、各空調関係機器の
運転または停止を決定する運転選択手段、（１７）は前
記運転選択手段（１６）の決定により前記冷暖房機（１
）、換気装置（２）、加湿器（３）、天井扇（４）、床
暖房器（５）の各空調関係機器へ運転または停止指示を
出力する機器制御手段である。

第２図において、（１８）は室内で、天井（１９）に前
記冷暖房機（１）、換気装置（２）、加湿器（３）、天
井扇（４）が設置され、床には床暖房器（５）が設置さ
れている。（２０）、（２１）は前記換気装置（２）の
吸気ダクト、排気ダクトである。（２２）は室内（１８
）の壁面等に設置され、前記環境要素の検出入力手段（
１０）、活動量と気流速の設定手段（１１）、着衣量の
設定手段（１２Ｌ快適度の演算手段（１３）、快適範囲
の設定手段（１４）、快適範囲の設定変更手段（１５）
、運転選択手段（１６）、機器制御手段（１７）等を内
蔵し、前記温度検出器（６）、湿度検出器（７）、輻射
温度検出器（８）、外気温度検出器（９）、室内の人間
の活動状態を設定する活動状態設定器（２３）　、及び
前記快適範囲の設定変更手段（１５）の設定変更スイッ
チ（２４）を備えた制御装置でおる。（２５）〜（２９
）は天井裏等に設置され、前記制御装置（２２）の機器
制御手段（１７）からの運転または停止指示の出力信号
を受けて、前記冷暖房機（１）、換気装置（２）、加湿
器（３）、天井扇（４）、床暖房器（５）の各空調関係
機器を制御するリレー等の制御器、（３０）は前記各制
御器（２５）〜（２９）を介して、各空調関係機器（１
）〜（５）に電力を供給する電源である。

上記制御装置（２２）の快適度の演算手段（１３）で算
出される快適度としては、国際標準化機構（Ｉｎｔｅｒ
ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ　ｆｏｒ
　５ｔａｎｄａｒｄｉｔｉｏｎ；ｌ５Ｏ）の国際規格ｌ
５Ｏ−７７３０に記載されているＰＭＶ　（Ｐｒｅｄｉ
ｃｔｅｄ　Ｍｅａｎ　Ｖｏｔｅ）といわれるものを使用
する。

この快適度ＰＭＶは、室内の多くの環境要素である空温
１ａ、湿度Ｐａ、輻射温度１ｖ、気流速Ｖａｒ　。

着衣焔Ｉｃｌ、活動門Ｍ等の関数でおって、これらの値
から上記ｌ５Ｏ−７７３０に記載の算式によって求める
ことができ、次にあげる熱的感覚尺度で示される。

＋３・・・暑い、＋２・・・暖かい、＋１・・・少し暖
かい０・・・どちらでもない −１・・・少し涼しい、−２・・・涼しい、−３・・・
寒いこの計算式並びに演算方法は、前記ｌ５Ｏ−７７３
０によって周知であり、本発明の要旨とは直接関係しな
いのでその詳述は省略する。

第３図は第１図に示した実施例の空調システム制ｍ装置
のハードウェア構成を示すブロック図でおる。

第３図において、（３１）は制御装置（２２）内のマイ
クロコンピュータであり、中央演算回路のＣＰＵ　（３
２）、メモリ（３３）、タイマ（３４）、入力回路（３
５）、出力回路（３６）を有している。（３７）は前記
各検出器の温度検出器（６）、湿度検出器（７）、輻射
温度検出器（８）、外気温度検出器（９）の検出出力が
入力されるアナログマルチプレクサ、（３８）はアナロ
グマルチプレクサ（３７）で選択された出力をゲイジタ
ル信号に変換するＡ／Ｄ変換器であり、その出力は入力
回路（３５）に与えられる。前記活動状態設定器（２３
）の活動状態信号も前記入力回路（３５）に与えられて
いる。前記設定変更スイッチ（２４）は、例えば、「寒
い」スイッチ（２４ａ）と「暑い」スイッチ（２４ｂ）
で構成され、この「寒い」スイッチ（２４ａ）と「＠い
」スイッチ（２４ｂ）の各スイッチの状態信号も前記入
力回路（３５）に与えられている。前記各制御器（２５
）〜（２９）は前記出力回路（３６）に接続されている
。この各制御器（２５）〜（２９）には、前記冷暖房機
（１）、換気装置（２）、加湿器（３）、天井扇（４）
、床暖房器（５）の各空調関係機器が各々接続されてい
る。前記ＣＰＵ（３２）には、前記各手段、即ち、活動
量と気流速の設定手段（１１）、着衣量の決定手段（１
２）、快適度の演算手段（１３）、快適範囲の設定手段
（１４）、快適範囲の設定変更手段（１５）、運転選択
手段（１６）、機器制御手段（１７）等の機能を実行す
るようプログラミングされている。

この実施例の空調システム制御装置は前記のように構成
されてあり、その動作について、第４図の制御フローチ
ャート、また、第５図のこの実施例の着衣量の決定手段
を示す説明図、第６図及び第７図のこの実施例の各空調
関係機器の運転選択手段を示す説明図を用いて詳述する
。

まず、制御Ｉｌ装置（２２）の電源投入によりスタート
シ、ステップＳ１で運転開始に必要な項目や快適度ＰＭ
Ｖ値の快適範囲等の初期値の設定を行い、ステップＳ２
で住居者の活動量の設定、ステップＳ３で室内気流速の
設定を行う（第１図の活動量と気流速の設定手段（１１
）に対応）。次に、ステップＳ４で、温度検出器（６）
、湿度検出器（７）、輻射温度検出器（８）、外気温度
検出器（９）からの出力がアナログマルチプレクザ（３
７）とＡ／Ｄ変換器（３８）を介して入力回路（３５）
に入力されることにより、室内の温度、湿度、輻射温度
、外気温度の検出を行う（第１図の環境要素の検出入力
手段（１０）に対応）。

ステップＳ５では、前記ステップＳ４で検出された外気
温度と前記活動状態設定器（２３）により設定された状
態により、第５図に示すような外気温度設定区分域と状
態設定区分域により与えられる数値を、居住者の着衣量
［ｃｌｏ］として決定する。ここで、着衣量の単位［Ｃ
１０］とは、着衣の熱抵抗を示すものでめり、１．　Ｏ
［ｃｌｏｌ＝０．１６［ゴ・℃／Ｗ］である。例えば、
第５図においては、外気温度Ｔｏが１０℃と２５℃の間
であり、活動状態設定器（２３）の出力が普通であると
、着衣量は０．８　　［Ｃ１Ｏ］、また、同じ外気温度
範囲において、活動状態設定器（２３）の出力が就寝時
であると、着衣量は１．０　［ＣＩＯ］と決定される（
第１図の着衣量の決定手段（１２）に対応）。

次に、ステップＳ６では前記ステップＳ２．３の設定値
とステップＳ４の検出値とステップＳ５で決定された着
衣量から快適度ＰＭＶ値の演算を行う（第１図の快適度
の演算手段（１３）に対応）。そして、ステップＳ７で
快適範囲の設定変更スイッチ（２４）が操作されたか判
断し、操作されていないとき、ステップＳ　９　Ｔ−前
記ステップＳ６で算出されたＰＭＶ値と各空調関係機器
のＰＭＶ値設定範囲（第１図の快適範囲の設定手段（１
４）に対応）との比較を行い、また、室内外の空気温度
差の条件により、第６図の各空調関係機器の運転選択手
段（第１図の運転選択手段（１６）に対応）に示すよう
に、各空調関係機器の運転または停止の決定がなされる
。

例えば、夏期または中間期の冷房は、上述した各機能を
有する各空調関係機器の中で、冷房機能を備えた冷暖房
機（１）、外気を室内に導入する機能を備えた換気装置
（２）、気流による冷却効果を生じさせる機能を備えた
天井扇（４）を制御対象機器とし、ステップＳ６で求め
られた現在の快適度ＰＭＶ値が天井扇（４）のＰＭＶ設
定−上限値＋０．５以上であって、かつ、室内外温度差
が３℃以下の場合は、天井扇（４）のオンが決定される
。この天井扇（４）の運転による気流の冷却効果により
、ＰＭＶ値の上昇の抑制ができる。このとき、室内外温
度差が３℃以上でめった場合は、換気装置（２）のオン
も決定される。この換気装置（２）の運転により外気を
導入して外気冷房を行う。そして、冷房負荷が大きくな
り、ＰＭＶ値が冷暖房機（１）のＰＭＶ設定上限値＋１
．０以上になると、冷暖房＠（１）のオンが決定される
。

冷暖房機（１）の運転によりＰＭＶ値が下降し、冷暖房
機（１）のＰＭＶ設定下限値＋０．５以下になると、ま
ず、冷暖房機（１）のオフが決定される。更に、ＰＭＶ
値が下降し、天井扇（４）のＰＭＶ設定設定下限値下以
下ると、天井扇（４）のオフが決定される。

このように、夏期等の冷房においては、室内外温度差が
３℃以上おるときは、換気装＠（２）のオンも決定され
、積極的に外気を導入して外気冷房を行い、室内外温度
差が３℃以下の場合は、まず、天井扇（４）のオンが決
定され、その後、必要により、冷暖居職（１）のオンが
決定される。

逆に、ＰＭＶ値が下降してきた場合は、最初に、冷暖房
機（１）のオフが決定され、その後、天井扇（４〉のオ
フが決定される制御となる。

冬期の暖房は、暖房機能を備えた冷暖房機（１）、加湿
機能を備えた加湿器（３）、輻射による暖房機能を備え
た床暖房器（５）を制御対象機器と１ノ、例えば、ＰＭ
Ｖ値が冷暖房機（１）のＰＭＶ設定下限値−１，０以下
のときは、床暖房器（５）と冷暖房機（１）のオンが決
定される。ＰＭＶ値が上昇して、冷暖房機（１）のＰＭ
Ｖ設定上限値−０，５以上になると、まず、冷暖房機（
１）のオフが決定され、暖房は床暖房器（５）による輻
射暖房のみとなり、更に、ＰＭＶ値が上昇して、床暖房
器（５）のＰＭＶ設定上限値Ｏ以上になると、床暖房器
（５）のオフが決定される。逆に、この状態からＰＭＶ
値が下降し、床暖房器（５）のＰＭＶ設定下限値−０，
５以下になると、まず、床暖房器（５）のオンが決定さ
れ、更に、ＰＭＶ値が下降して、冷暖房機（１）のＰＭ
Ｖ設定下限値−１，０以下になると、冷暖房＠（１）の
オンが決定されるような制御となる。また、ＰＭＶｆｉ
ｉが冷暖房機（１）のＰＭＶ設定下限値−１，０以上で
、かつ、相対湿度が相対湿度設定下限値３０％以下でお
れば、ステップ３１０において、加湿器（３）のオンが
決定され、相対湿度が相対湿度設定上限値４０％以上に
なると、加湿器（３）のオフが決定されるような制御と
なる。

このように、ステップＳ９とステップ３１０で各空調関
係機器のオン・オフ決定がなされると、ステップ３１１
では前記ステップＳ９とステップ３１０の各空調関係機
器のオン・オフ決定に基づいて、出力回路（３６）を介
して各制御器（２５）〜（２９）にオン・オフの制御信
号が出力される（第１図の機器制御手段（１７）に対応
）。そして、オン信号でおれば、該当の制御器（２５）
〜（２９）を介して、各空調関係機器に電源（３０）か
ら電力が供給される。次に、ステップ３１２では、タイ
マ（３４）によって、一定の周期ごとに、ステップＳ４
からステップ３１１のルーチンを繰返し実行する。

次に、快適範囲の設定変更スイッチ（２４）の「寒い」
スイッチ（２４ａ）または「暑い」スイッチ（２４ｂ）
が住居者により操作されると、それをステップＳ７で判
断し、ステップＳ８で快適範囲の設定変更がなされ、快
適範囲のＰＭＶ設定上限値と設定下限値が上または下に
スライド変化し、その結果、各空調関係機器ごとに設定
したＰＭＶ設定上限値と設定下限値も、同様にスライド
変化する（第１図の快適範囲の設定変更手段（１５）に
対応）。

第７図にその「寒い」スイッチ（２４ａ）、「暑い」ス
イッチ（２４ｂ）の操作によるＰＭＶ股定上限値とＰＭ
Ｖ設定下限値のスライド変化の一例による各空調関係機
器の運転選択手段を示す。

例えば、居住者が「寒い」スイッチ（２４ａ）を操作し
たときは、ステップＳ８で＋０．５スライド変化した値
に、また、「暑い」スイッチ（２４ｂ）を操作したとき
は、−０，５スライド変化した値に変更し、ステップＳ
９でそれを用いることにより、各空調関係機器のオン・
オフを決定するものである。

以上の説明においては、特定の空調関係機器を例として
説明したが、本発明を実施する場合には、必ずしもこれ
に限られるものではなく、少くとも複数台以上使用する
ものであれば、同様な制御を行うことができる。

なお、前記実施例では、活動状態設定器（２３）は制御
装置（２２）にスイッチの形態で設けたが、マイクロコ
ンピュータのタイマ（３４）からの出力信号により、普
通時は７時〜２２時、就寝時は２２時〜７時等と設定す
ることにより、活動状態設定器の機能を得ることも可能
である。

［発、明の効果］ 以上のように、この発明の空調システム制御Ｉ装置によ
れば、室内の温度、湿度、輻射温度及び！外の外気温度
からなる環境要素を検出する検出手段からの検出値と、
活動量と気流速の設定手段による設定値と、検出された
外気温度により決められた外気温度設定区分域と活動状
態設定器による設定状態から決定される着衣量の決定手
段からの決定値から、室内の快適度を快適度の演算手段
により求め、この快適度の演算値が快適範囲の設定手段
による快適度の設定範囲になるように運転選択手段で、
その設定範囲内で室内に設置された冷暖房機、換気装置
、加湿器、天井扇、床暖房器からなる各空調関係機器毎
の快適度の設定範囲を個別に設け、各空調関係機器の運
転優先順位に従って、各空調関係機器の運転または停止
を決定し、この決定により、機器制御手段から各空調関
係機器の運転または停止指示を出力して、各空調関係機
器を制御するものである。

したがって、外気温度により示される外気温度設定区分
域と活動状態設定器による設定状態から着衣量を決定す
るものであり、煩わしい判断や設定操作を行うことを要
しない。また、煩わしい着衣量の判断や設定操作を行う
ことなく、快適環境を得られる空調システム制御を行な
うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例である空調システム制御装
置の全体の概略構成図を示すブロック図、第２図は第１
図に示す実施例の空調システム制御装置の全体構成図、
第３図は第１図に示す実施例の空調システム制御装置の
ハードウェア構成を示すブロック回路図、第４図は第１
図の実施例の空調システム制ｗＪ装置の制御フローチャ
ート、第５図は第１図の実施例の着衣量の決定手段を示
す説明図、第６図及び第７図は第１図に示した実施例の
各空調関係機器の運転選択手段を示す説明図でおる。 図において、 １：冷暖房機、　　　　２：換気装置、３：加湿器、　
　　　　４：天井扇、 ５：床暖房器、　　　　６：温度検出器、゛７：湿度検
出器、　　　８：輻射温度検出器、９：外気温度検出器
、 １０：環境要素の検出入力手段、 １１：活動量と気流速の設定手段、 １２：＠衣最の決定手段、 １３：快適度の演算手段、 １４：快適範囲の設定手段、 １５：快適範囲の設定変更手段、 １６：運転選択手段、１７：機器制御手段、でおる。 なお、図中、同−符号及び同一記号：同一または相当部
分を示すものである。 代理人　弁理士　大君　増進　外２名 手続補正書く自発）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 室内に設置され室内の環境要素を調節する冷暖房機、換
   気装置、加湿器、天井扇、床暖房器のうちの２以上から
   なる空調関係機器と、室内の温度検出器、湿度検出器、
   輻射温度検出器、室外の外気温度検出器からの出力信号
   が供給される環境要素の検出入力手段と、活動量及び気
   流速の設定手段と、検出された前記外気温度によつて決
   められた外気温度設定区分域と活動状態設定器による設
   定状態から決定される着衣量の決定手段と、前記環境要
   素の検出入力手段の検出値と前記活動量と気流速の設定
   手段の設定値と前記着衣量の決定手段の決定値から快適
   度を演算する快適度の演算手段と、所定の快適範囲の設
   定手段と、前記快適度の演算手段からの演算値が前記快
   適度の設定範囲にすべく、その設定範囲内で各空調関係
   機器毎の快適度の設定範囲を個別に設け、前記各空調関
   係機器の運転優先順位に従って、前記各空調関係機器の
   運転または停止を決定する運転選択手段と、前記運転選
   択手段の決定により前記各空調関係機器の運転指示を行
   う機器制御手段とを具備することを特徴とする空調シス
   テム制御装置。