JPH03181738A - 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】 ［産業上の利用分野コ 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、温熱感覚を表わすスイッチ人力部として、暑いと
感じたときに入力する“暑いとき”スイッチと、寒いと
感じたときに人力する“寒いとき”スイッチと、快適と
感じたときに入力する“快適”スイッチとを設けて、検
出器で室温を検出しながら前記３つのスイッチにより設
定温度を変更して温度制御を行なう方法（特開昭６２−
９１７３５号公報）（以下、単に、「前者の従来例」と
記す）がある。

また、室内住居者の快適環境を考える場合、環境要素と
して空気温度、湿度、輻射温度、気流速と空気汚れ等が
挙げられるとして、快適範囲にするために環境制御機器
を制御する方法（特開昭６１−２９６３８号公報）（以
下、単に、「後者の従来例」と記す）が提案されている
。

［発明が解決しようとする課題］ 前者の従来例では、快適環境を得るために、室温を検知
しながら“暑いとき”スイッチと、“寒いとき”スイッ
チと、“快適”スイッチとによって設定温度を変更して
いた。この方法は、環境要素として空気温度のみを考慮
して設定値による温度制御を行なっているのみであり、
この温度制御のみでは充分な快適環境を得ることは難し
かった。

また、後者の従来例では、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
、各空調関係機器の制御方法については、運転モードの
決定手段のみ記述しており、本来問題となる各情報関係
機器の具体的な制御方法については示されていなかった
。更に、各空調関係機器の制御条件を機器ごとに設定す
る煩しい操作が必要であった。

そこで、この発明は、最も省エネルギー運転になるよう
に各空調機器毎に快適度の設定範囲を設け、また、煩し
い設定操作を行うことなしに、快適環境を得ることがで
き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、着衣量及び活動量及び気流速の
設定手段と、前記環境要素の検出入力手段の検出値と前
記着衣量と活動量と気流速の設定手段の設定値から快適
度を演算する快適度の演算手段と、必要に応じて前記快
適度の演算手段で算出された快適度を補正するための快
適度の補正手段と、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、結果的に前記各機器の運転優
先順位に従って前記各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
機器の運転指示を行う機器制御手段とを設けたものであ
る。

［作用Ｊ 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、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、着衣量と活動量と気流速の
設定手段による設定値とから、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、または快適
度の補正手段による演算値が快適範囲の設定手段による
快適度の設定範囲とするために、運転選択手段ではその
設定範囲内で室内に設置された、冷暖房機、換気装置、
加湿器、天井扇、床暖房器の２以上からなる空調関係機
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、結果的に各空調関係機器の運
転優先順位を選択して、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、前記空調関
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（１７）に設置され
、室内（１７）の環境要素を調節する空凋関係機器であ
り、（１）は冷房・暖房機能を備えた冷暖房機、（２）
は外気を室内（１７）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（１７）の空気温度を検出する温度検出器、（７）
は室内（１７）の湿度を検出する湿度検出器、（８）は
室内（１７）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）は居住者の着衣量と
活動量及び室内の気流速を設定する着衣量と活動量と気
流速の設定手段、（１２）は前記環境要素の検出入力手
段（１０）からの検出値と前記着衣量と活動量と気流速
の設定手段（１１）による設定値から室内の快適度を演
算する快適度の演算手段、（１３）は必要に応じて前記
快適度の演算手段（１２）により算出された快適度を補
正するための快適度の補正手段、（１４）は快適範囲を
設定する快適範囲の設定手段、（１５）は前記快適度の
演算手段（１２）または快適度の補正手段（１３）によ
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）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）、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、結果的に
、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、（１６
）は前記運転選択手段（１５）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、（１７）は室内で、天井（１８）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。（１９）、（２０）は前記換気装置（２）
の吸気ダクト、排気ダクトである。（２１）は室内（１
７）の壁面等に設置され、前記環境要素の検出入力手段
（１０）、着衣量と活動量と気流速の設定手段（１１）
、快適度の演算手段（１２）、快適度の補正手段（１３
）、快適範囲の設定手段（１４）、運転選択手段（１５
）、機器制御手段（１６）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）及び前記快適度の補正手段（１３）の
快適度の補正スイッチ（２２）を備えた制御装置である
。

（２３）〜（２７）は天井裏等に設置され、前記制御装
置（２１）の機器制御手段（１６）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、（
２８）は前記各制御器（２３）〜（２７）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（２１）の快適度の演算手段（１２）で算
出される快適度としては、国際標準化機構（Ｉｎｔｅｒ
ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ　ｆｏｒ
　５ｔａｎｄａｒｄｌｚａｔ　ｔｏｎ　；　１８０）の
国際規格１８０−７７３０に記載されているＰＭＶ　（
Ｐｒｅｄｌｃｔｅｄ　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室温
ｔａ、湿度Ｐａ、輻射温度ｔｒ、気流速Ｖａｒ　％着衣
量ｔｅｌ　、活動量Ｍ等の関数であって、これらの値か
ら上記＋８０−７７８０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１８０−７７３０
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御装置
のハードウェア構成を示すブロック図である。

第３図において、（２９）は制御装置（２１）内のマイ
クロコンピュータであり、中央演算回路のＣＰＵ　（３
０）　、メモリ（３１）、タイマ（３２）、入力回路（
３３）、出力回路（３４）を有している。（３５）は前
記各温度検出器（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、（３６）はその出力をデ
ィ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（３３）に与えられる。前記快適度の補正ス
イッチ（２２）は、例えば、「寒い」スイッチ（２２ａ
）と「暑い」スイッチ（２２ｂ）で構成され、この「寒
い」スイッチ（２２ａ）と「暑い」スイッチ（２２ｂ）
の各スイッチの状態信号も前記入力回路（３３）に与え
られる。前記各制御器（２３）〜（２７）は前記出力回
路（３４）に接続されている。この各制御器（２３）〜
（２７）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　（３０）には、前記各手段、即ち、着衣量
と活動量と気流速の設定手段（１１）、快適度の演算手
段（１２）、快適度の補正手段（１３）、快適範囲の設
定手段（１４）、運転選択手段（１５）、機器制御手段
（１６）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
されており、その動作について、第４図の制御フローチ
ャート及び第５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、制御装置（２１）の電源投入によりスタートし、
ステップＳ１で運転開始に必要な項目や快適度ＰＭＶ値
の快適範囲等の初期値の設定を行い、ステップＳ２で住
居者の着衣量の設定、ステップＳ３で活動量の設定、ス
テップＳ４で室内気流速の設定を行う（第１図の着衣量
と活動量と気流速の設定手段（１１）に対応）。次に、
ステップＳ５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サ（３５）とＡ／Ｄ変換器
（３６）を介して入力回路（３３）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Ｓ６では前記ステップＳ２．３．４の設定
値とステップＳ５の検出値から快適度ＰＭＶ値の演算を
行う（第１図の快適度の演算手段（１２）に対応）。

つぎに、ステップＳ７で快適度の補正スイッチ（２２）
が操作されたか否かを判断し、操作されていないとき、
ステップＳっで前記ステップ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（１４）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５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（１５）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℃以上であった場合は、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機（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℃以上あるときは、換気装置（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、冷暖房機（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）を制御対象機器とし、例えば、ＰＭＶ
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ＰＭＶ
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０以」二になると、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、冷暖房機（１）の
オンが決定されるような制御となる。また、ＰＭＶ値が
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％以下であれば
、ステップＳＩＯ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ＳつとステップＳ１０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Ｓｌｌ
では前記ステップＳ９とステップＳ１０の各空調関係機
器のオン・オフ決定に基づいて、出力回路（３４）を介
して各制御器（２３）〜（２７）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（１６）に対応
）。そして、オン信号であれば、該当の制御器（２３）
〜（２７）を介して、各空調関係機器に電源（２８）か
ら電力が供給される。次に、ステップＳ１２では、タイ
マ（３２）によって、一定の周期毎に、ステップＳ５か
らステップＳ１１のルーチンを繰返し実行する。

つぎに、快適度の補正スイッチ（２２）の「寒い」スイ
ッチ（２２ａ）または「暑い」スイッチ（２２ｂ）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で前記ステップＳ６で算出された快適度
（ＰＭＶ値）の補正がなされる（第１図の快適度の補正
手段（１３）に対応）。

例えば、居住者が「寒い」スイッチ（２２ａ）を操作し
たときは、ステップＳ８で前記ステップＳ６で算出され
たＰＭＶ値に−０，２を補正した値に、また、「暑い」
スイッチ（２２ｂ）を操作したときは、＋０．２を補正
した値にし、ステップＳ９でその補正されたＰＭＶ値を
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、同機能を有するものであれば
、同様な制御を行うことができる。また、各空調関係機
器のＰＭＶ値の設定上限値及び設定下限値とＰＭＶ値の
補正値についても、−例について説明したものであり°
、必ずしも、この値に限定されるものではない。

［発明の効果コ 以上のように、この発明の空調システム制御装置によれ
ば、室内の温度、湿度、輻射温度、室外の外気温度から
なる環境要素を検出する検出入力手段からの検出値と、
着衣量と活動量と気流速の設定手段による設定値とから
、室内の快適度を快適度の演算手段により求めるととも
に、快適度の補正手段により快適度を補正し、これらの
各快適度の演算値が快適範囲の設定手段による快適度の
設定範囲とするために、運転選択手段ではその設定範囲
内で室内に設置された、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
毎の快適度の設定範囲を個別に設け、結果的に各空調関
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、前記
空調関係機器を制御するものである。

したがって、室内の複数の環境要素を検出または設定し
、これら環境要素から算出された快適度と各空調機器毎
に、個別に設けられた快適度の設定範囲との比較により
各空調機器の運転または停止を行うので、結果的に各空
調機器の運転の優先順位に従って選択させ、省エネルギ
ー的に室内の快適度を保つことができる。しかも、居住
者の快適度の好みを快適度の補正手段を介して行うこと
ができるので、各空調機器毎に煩わしい設定操作を行な
うことなく、快適環境が得られる空調システムの制御が
実現できる。

【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御装置の制御フローチャー
ト、第５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ある。 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 ｌＯ：環境要素の検出入力手段 １１：着衣量と活動量と気流速の設定手段１２：快適度
の演算手段 １３：快適度の補正手段 １４：快適範囲の設定手段 １５：運転選択手段 １６：機器制御手段 である。 なお、図中、同−符号及び同−記号二同一または相当部
分を示すものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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
   の外気温度検出器の出力信号が供給される環境要素の検
   出入力手段と、 着衣量及び活動量及び気流速の設定手段と、前記環境要
   素の検出入力手段の検出値と前記着衣量及び活動量及び
   気流速の設定手段の設定値から快適度を演算する快適度
   の演算手段と、 必要に応じて前記快適度の演算手段で算出された快適度
   を補正するための快適度の補正手段と、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、結果的に前記各機器の運
   転優先順位に従って前記各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。