JPH02242035A - 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、室内環境を居住者が快適になるように自動
的に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、室内の居住者が快適な環境を得るには、空調機に
備え付けた検出器により室温を検出して温度制御を行う
第１の方法（特開昭５８−２６９４６号公報参照）、室
内の温度及び湿度を検出して温湿度制御を行う３ｇ２の
方法（特開昭５７−１２７７３９号公報参照）、室温及
び輻射温度を検出して温度制御を行う第３の方法（特公
昭５８−７９０１号公報参照）、輻射と対流を検出して
温度制御を行う第４の方法（特開昭５６−２０９４８号
公報参照）などがある、このような方法は、何れも環境
要素として多くて２種類の要素を考慮して制御するもの
である。また、室内居住者の快適な環境を考える際、環
境要素として室内空気の温度及び湿度、輻射温度、気流
速、その他空気の汚れなどを考慮して、快適範囲にする
ために各環境制御機器を制御する第５の方法（特開昭６
１−２９６３８号公報参照）も提案されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記のような第１．第２．第３及び第４
の従来方法では、快適環境を得るために、設定値による
温度制御か温湿度制御を行っているのみであり、このよ
うな２種類の環境要素の制御のみでは充分な快適環境を
得ることは難しい等の問題点があった。

また、第５の方法では、居住者の個人差や室内の環境要
素の分布などに対応するための設定値の変更が難しく、
各空調機器の制御方法については運転モードの決定によ
るだけであり、さらに、各機器の制御条件を機器ごとに
設定するわずられしい操作が必要であるという間罵点が
あった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、充分な快適環境を得ることができ、各空調
機器ごとの効果温度の設定値の変更も容易で、また、わ
ずられしい設定操作を行うことなく、省エネルギー運転
が可能な空調システム制御装置を得ることを目的として
いる。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る空調システム制御装置は、室内に環境要
素調節用の冷暖房機、換気装置、天井扇及び床暖房器を
備えた空調システムにおいて、室内の温度、気流速及び
輻射温度を検出する各検出器と、これらの各検出器から
の信号により環境要素を検知する検知手段と、その検知
手段の検出値から室内の効果的な効果温度を演算する演
算手段と、快適範囲を設定する設定手段と、必要に応じ
てその快適範囲の設定を変更する設定変更手段と、前記
効果温度の演算値が設定範囲になるようにその設定範囲
内で各機器ごとの効果温度の設定範囲を個別に設けて各
機器の運転または停止を決定する運転選択手段と、その
選択手段の決定により各機器の運転制御を行う機器制御
手段とを備えたものである。

（作用） この発明の空調システム制御装置においては、室内の温
度、気流速及び輻射温度の環境要素を検出する検知手段
からの検出値から、室内の効果温度が演算手段により求
められ、この効果温度の演算値が快適範囲の設定手段に
よる効果温度の設定範囲になるようにするために、運転
選択手段によりその設定範囲内で室内に設置された各機
器ごとの効果温度の設定範囲、即ち効果温度の設定上限
値と設定下限値が個別に設けられ、結果的に各機器の運
転優先順位が選択されて各機器の運転または停止が決定
される。そして、この決定により、機器制御手段から各
機器への運転または停止指示が出力され、各機器が自動
的に制御される。

【実施例〕

第１図はこの発明の一実施例による空調システム制御装
置の概略構成を示すブロック図である。

図において、１〜４は室内に設置され、室内の環境要素
を調節する空調機器であり、１は冷房及び暖房機能を備
えた冷暖房機、２は外気を室内に導入する機能を備えた
換気装置、３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、４は輻射による暖房機能を備えた床暖房
器である。５は室内の空気温度を検出する温度検出器、
６は室内の気流速を検出する気流速検出器、７は室内の
輻射温度を検出する輻射温度検出器、８は前記温度検出
器５．気流速検出器６及び輻射温度検出器７からの出力
信号により室内の温度、気流速及び輻射温度を検知する
環境要素の検知手段、９は前記環境要素の検知手段８か
らの検出値から室内の効果温度を演算する効果温度の演
算手段、１０は快適範囲を設定する快適範囲の設定手段
、１１は前記快適範囲の設定手段ｌＯにより設定された
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、１２は前記効果温度の演算手段９より求められた効
果温度の演算値が前記快適範囲の設定手段１０または快
適範囲の設定変更手段１１により設定された設定範囲に
なるようにするために、その快適設定範囲内で前記冷暖
房機１．換気装置２、天井扇３及び床暖房器４の各機器
ごとの効果温度の設定範囲、即ち効果温度の設定上限値
と設定下限値を個別に設け、結果的に各機器の運転優先
順位を選択し、各機器の運転または停止を決定する運転
選択手段、１３はその運転選択手段１２の決定により前
記冷暖房機１．換気袋！ｆ２．天井扇３及び床暖房器４
の各機器の運転、停止制御を行う機器制御手段である。

第２図は第１図の実施例の空調システムの全体構成を示
す図マある０図中、１４は室内であり、天井１５に紘前
述の冷暖房機１．換気装置２及び天井扇３が設置され、
床には床暖房＠４が設置されている。１６．１７はそれ
ぞれ前記換気装Ｍ２の吸気ダクト、排気ダクト、１８は
室内１４の壁面等に設置された主制御装置で、前記環境
要素の検知手段８．効果温度の演算手段９．快適範囲の
設定手段１０．快適範囲の設定変更手段１１．運転選択
手段１２及び機器制御手段１３を内蔵し、また前記温度
検出器５．気流速検出器６．輻射温度検出器７及び前記
快適範囲の設定変更手段１１の設定変更スイッチ１９を
備えている。２０〜２３は天井裏等に設置されたリレー
等の制御器で、前記制御装置１８の機器制御手段１３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．天井扇３及び床暖房器４の各機器を
制御するためのものである。２４は前記各制御器２０〜
２３を介して各機器１〜４に電力を供給する電源である
。

前記主制御装置１８の効果温度の演算手段９で算出され
る効果温度の定義については、例えば米国ＡＳＨＲＡＥ
　（＾ｍｅｒｉｃａｎ　５ｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　Ｈｅａ
ｔｉｎｇ。

Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｎｇ　ａｎｄ　Ａｉｒ−ｃｏｎ
ｄｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ、ｉｎｃ、）
Ｈａｎｄｂｏｏｋ　ｏｆ　Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｇ、
１９８５のｃｈａｐｔ−ｅｒ８（８，１５）　０ｐｅｒ
ａｔｉｖｅ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　　（効果温度）
に記載されており、空気温度と平均輻射温度を対流熱伝
達率と輻射熱伝達率で重み付けた値であり、対流熱伝達
率が気流速に影響することを考えると、効果温度は空気
温度と平均輻射温度と気流速から求まる値と考えること
ができる。なお、この算式および演算方法については省
略する。

また、第３図は第１図の実施例のハードウェア構成を示
すブロック回路図である。図中、２５は第２図の主制御
装置１８に内蔵されたマイクロコンピュータであり、Ｃ
Ｐ０２Ｂ、メモリ２７．タイマ２Ｂ、入力回路２９及び
出力回路３０を有している。３１は各検出器５〜７の検
出出力が入力されるアナログマルチプレクサ、３２はア
ナログマルチプレクサ３１の出力をディジタル値に変換
するＡ／Ｄ変換器であり、その出力は入力回路２９に与
えられる。

ここで、前述の設定変更スイッチ１９け、・例えば寒い
時に操作する「寒い」スイッチ１９ａと暑い時に操作す
る「暑い」スイッチ１９ｂとで構成され、これらの各ス
イッチ１９ａ、１９ｂの状態信号も前記入力回路２９に
与えられる。また、各制御器２０〜２３は出力回路３０
に接続されており、これらの各制＠器２０〜２３にはま
た各機器１〜４が各々接続されている。そして、ＣＰＵ
２６は、前記各手段、即ち効果温度の演算手段９、快適
範囲の設定手段１０．快適範囲の設定変更手段１１．運
転選択手段１２２機器制御手段１３等の制御を実行する
ようにプログラミングされている。

次に、上記構成の空調システムＩＩＩＪＩＩ装置の動作
について、第４図のＩ！Ｊ御フローチャート及び第５図
の各空調機器の選択運転動作の説明図をもとに説明する
。

先ず、主制御装置１８の電源投入により空調システムの
制御動作がスタートし、ステップ３３で運転開始に必要
な項目や効果温度の快適範囲等の初期値の設定を行う１
次に、ステップ３４で温度検出器５．気流速検出ｌ１６
及び輻射温度検出器７からの出力信号をアナログマルチ
プレクサ３１とＡ／Ｄ変換器３２を介して入力回路２９
に入力し、室内の温度、気流速及び輻射温度の検出を行
う、そして、ステップ３５で前記ステップ３４で検出し
た検出値から効果温度の演算を行う。

次にステップ３６では、前記ステップ３５で算出された
効果温度と各機器の効果温度の設定範囲との比較を行い
、また室内外の空気温度差の条件により、第５図の各機
器の運転の選択動作に示すように、各機器の運転または
停止の決定が行われる。例えば、夏期または中間期の冷
房においては、上述した各機能を有する各機器の中で冷
房機能を備えた冷暖房機１と外気を室内に導入する機能
を備えた換気装置２と気流による冷却効果を生じさせる
機能を備えた天井扇３をｌｌ１１御対象ａ器とし、上記
ステップ３５で求められた現在の効果温度が天井扇３の
効果温度の設定上限値２６．０［℃］以上である場合は
天井扇３のオン（運転）が決定される。そして、この天
井扇３の運転による気流の冷却効果によって効果温度の
上昇が抑制される。ここで、室内外の温度差が設定温度
差以上の場合には、換気装置２のオンも決定され、この
換気装置２の運転により外気が導入されて外気冷房が行
われる。また、冷房負荷が大きくなって効果温度が冷暖
房機１の効果温度の設定上限値２８．０　［’ｅ］以上
になると、冷暖房機１のオンが決定される。そして、冷
暖房機１の運転により効果温度が下降し、冷暖房機１の
効果温度の設定下限値２６．０　［’Ｃ］以下になると
、冷暖房機１のオフ（停止）が決定される。さらに効果
温度が下降し、天井扇３の効果温度の設定下限値２４．
０［℃］以下になると、天井扇３のオフが決定される。

このように、夏期冷房においては先ず天井扇３のオンが
決定され、室内外の温度差が設定温度差以上の場合には
換気装置２０オンも決定され、外気冷房が行われる。そ
して、最後に冷暖房機１のオンが決定される。その後、
効果温度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、最後に天井扇３のオフが決定されるよう
な運転となる。

次に、冬期の暖房においては、暖房機能を備えた冷暖房
機Ｉと輻射による暖房機能を備えた床暖房器４を制御対
象機器とする。そして、例えば効果温度が冷暖房機１の
効果温度の設定下限値２２．０　［’ｅ］以下の場合に
は、床暖房器４と冷暖房機１のオンが決定される。効果
温度が上昇して冷暖房機１の効果温度の設定上限値２４
．０［℃］以上になると、冷暖房機ｌのオフが決定され
、床暖房器４による輻射暖房のみとなる。さらに効果温
度が上昇して床暖房器４の効果温度の設定上限値２６．
０　［℃］以上になると、床暖房器４のオフが決定され
る。その後、効果温度が下降して床暖房！１４の効果温
度の設定下限値２４．０［１］以下になると、先ず床暖
房！＄４のオンが決定され、さらに効果温度が下降して
冷暖房機１の効果温度の設定下限値２２．Ｏ［’ｅ］以
下になると、冷暖房ｓ１のオンも決定されるような運転
となる。

以上のように、ステップ３６で各機器のオン。

オフ決定がされると、次にステップ３７で前記ステップ
３６での各機器のオン、オフの決定に基づき、出力回路
３０を介して各別ａｔ器２０〜２３にオン、オフの制御
信号が出力される。そして、オン信号であれば該当制御
器を介して各機器にｔ源２４から電力が供給される。次
にステップ３８で、タイマ２８によフて設定されたイン
ターバル時間を経過したか否かがチエツクされ、一定の
周期ごとにステップ３４からステップ３７のルーチンを
繰返し実行する。

ここで、前述の快適範囲の設定変更スイッチ！９の「寒
い」スイッチ１９ａまたはｒ暑い］スイッチ１９ｂが居
住者により操作されると、ステップ３９で快適範囲の設
定変更がなされ、各機器の効果温度の設定上限値と設定
下限値が上または下にスライド変化する。第６図にその
「寒い」、「暑い」スイッチ１９ａ、１９ｔｌ）操作に
よる効果温度の設定上限値と設定下限値のスライド変化
の一例を各機器ごとに示す。例えば、居住者が「寒い」
スイッチ１９ａを操作した時は＋１．０［℃］スライド
変化した値を、また「暑い」スイッチ１９ｂを操作した
時は−１，０［’Ｃ］スライド変化した値をそれぞれス
テップ３６での制御に用い、各機器のオン、オフを決定
する。

なお、以上の説明においては特定の機器を例として説明
したが、必ずしもこれに限られるものでけなく、同機能
を備えたものであれば同様な制御を行うことができる。

また、各機器の効果温度の設定上限値及び設定下限値と
効果温度の設定値のスライド変化量についても一例につ
いて説明したものであり、これに限られるものではない
。

（発明の効果） 以上のように、この発明によれば、室内の複数の環境要
素を検出及び設定し、これらの環境要素から算出された
効果温度と各空調機器ごとに個別に設けた効果温度の設
定範囲とを比較して各空調機器の運転または停止を行う
ようにしたので、結果的に各空調機器の運転の優先順位
が選択され、省エネルギー的に室内の効果温度を充分保
つことができ、また、各空調機器ごとの効果温度の設定
変更はスイッチ等により行うことができるので、各空調
機器ごとにその効果温度設定範囲を変更するというわず
られしい設定操作が不要になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による空調システム制御装
置の概略構成を示すブロック図、第２図は第１図の空調
システムの全体構成図、第３図は第１図の実施例のハー
ドウェア構成を示すブロック回路図、第４図はその制御
動作を示すフローチャート、第５図及び第６図は第１図
の各機器の運転の選択動作を示す説明図である。 図中、１は冷暖房機、２は換気装置、３は天井扇、４は
床暖房器、５は温度検出器、６は気流速検出器、７は輻
射温度検出器、１２は運転選択手段、１３は機器制御手
段、１８はｆＩＪｆ＃装置、１９は設定変更スイッチで
ある。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　室内に環境要素調節用の冷暖房機、換気装置、天井扇
   及び床暖房器を備えた空調システムにおいて、室内の温
   度、気流速及び輻射温度を検出する各検出器と、これら
   の各検出器からの信号により環境要素を検知する検知手
   段と、その検知手段の検出値から室内の効果的な効果温
   度を演算する演算手段と、快適範囲を設定する設定手段
   と、必要に応じてその快適範囲の設定を変更する設定変
   更手段と、前記効果温度の演算値が設定範囲になるよう
   にその設定範囲内で各機器ごとの温度の設定範囲を個別
   に設けて各機器の運転または停止を決定する運転選択手
   段と、その選択手段の決定により各機器の運転制御を行
   う機器制御手段とを備えたことを特徴とする空調システ
   ム制御装置。