JPH0351650A - 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］ この発明は冷暖房機、換気装置、加湿器、天井扇、床暖
房機等の各種空調関係機器を自動制御して、快適な室内
環境を用意する空凋システム制御装置に関するものであ
る。

［従来の技術］ 従来、例えば、特開昭６１−１５９０４５号公報には、
室内温度と輻射温度とに基づき空気調和機の風向板を上
下させて、室内温度の分布を均一化できるよう構成した
空凋システム＠ｑ御装置がｌｍ示されている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、一般に、快適な室内環境を用意するためには
、環境要素として、室内温度及び輻射温度ばかりでなく
、湿度及び外気温度をも考慮する必要がある。そのうえ
、空調効果は室内空気の流速、並びに、在室者の着衣量
及び活動量によっても影響を受ける。しかしながら、従
来の空調システム制御装置は室内温度及び輻射温度のみ
に基づいて空気調和機を制御するように構戊されている
ので、充分に快適な室内環境を得るためには、利用者は
湿度、外気温度、気流速、着衣量、活動量を判断して空
気調和機の運転条件を設定する必要があり、その操作が
大変面倒であった。

そこで、本発四の課題は、利用者を煩わせることなく、
快適な室内環境を用意できる空調システム制御装置を提
供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記の課題を解決するために、本発門の空調システム制
御装置は、室内温度検出器、湿度検出器、福射温度検出
器、外気温度検出器等からの出力信号に基づき環境要素
を検出する環境要素検出手段と、冷暖房機、換気装置、
加湿器、天井扇、床暖房器等からなる空調関係機器の作
動状況に基づき室内の気流速を検出する気流速検出手段
と、空調関係機器の作動状況に基づき在室者の着衣量を
検出する着衣量検出手段と、人体検出器からの出力信号
に基づき在室者の活動量を検出する活動量検出手段と、
環境要素検出手段、気流速検出手段、着衣量検出手段、
及び活動量検出手段の検出値に基づき快適度を演算する
快適度演算手段と、その快適度演算手段の演算値に基づ
き空調関係機器を制御する機器制御手段とから構成され
ている。

［作用］ 本発明の空調システム制御装置によれば、ｔ丸適度演算
手段が室内温度、湿度、輻射温度、外気温度等の環境要
素に基づき、しかも、気流速、着衣量、活動量をも算入
して快適度を演算し、その快適度に基づき機器制御手段
が空調関係機器を制御するので、利用者を煩わせること
なく、快適な室内環境を用意することができる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を説明する。

〈第一実施例〉 まず、本発明を具体化した第一実施例を図面に基づいて
説明する。

第１図乃至第３図は本発明の第一実施例を示し、第１図
は空調システム制御装置の概略構戊を示すブロック図、
第２図は空調システムの配置例を示す住宅の断面図、第
３図は第１図の空調システム制御装置の動作を示すフロ
ーチャートである。

第１図及び第２図において、（１）〜（５）は室内（１
９）に設置され、室内（１つ）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（１つ）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機で
ある。

（２１）は室内（１つ）の壁面等に設置されたコントロ
ーラであり、操作パネル（２２）を備えている。また、
前記コントローラ（２１）には、操作パネル（２２）上
のスイッチ操作により設定された各種空調関係機器（１
）〜（５）の作動状況を検出する作動検出器（２３）、
室内（１つ）の空気温度を検出する室内温度検出器（６
）、室内（１つ）の湿度を検出する湿度検出器（７）、
室内（１つ）の輻射温度を検出する輻躬温度検出器（８
）、及び、ホトセンサまたは赤外線センサ等からなる人
体検出器（１０）が内蔵されている。

（９）は外気の温度を検出する外気温度検出器である。

（２４）は前記コントローラ（２１）と各種空調関係機
器（１）〜（５）及び外気温度検出器（９）とを接続す
るＨＢＳ　（ホーＬ・Ｚス）通信線である。

第１図において、（１１）は前記室内温度検出器（６）
、湿度検出器（７）、輻射温度検出器（８）、外気温度
検出器（９）からの出力信号に基づき、環境要素を検出
する環境要素検出手段である。（１２）は前記作動検出
器（２３）からの出力信号に基づき、室内（１９）の気
流速を検出する気流速検出手段である。（１３）は作動
検出器（２３）からの出力信号に基づき、在室者の着衣
量を検出する着衣量検出手段である。（１５）は前記人
体検出器（１０）の出力が所定値以」二であるか否かに
基づき、在室者の活動量を検出する活動量検出手段であ
る。

（１４）は前記環境要素検出手段（１１）、気流速検出
手段（１２）、着衣量検出手段（１３）、及び活動量検
出手段（１５）の検出値に基づき、室内環境の快適度を
演算する快適度演算手段である。（１７）は前記快適度
演算手段（■４）の演算値に基づき、各空調関係機器（
１）〜（５）の運転または停止を選択する運転選択手段
である。

（１８）は前記運転選択手段（１７）が選択した運転ま
たは停止指令を各空調関係機器（１）〜（５）に出力し
て、それらを別個に制御する機器制御手段である。そし
て、前記環境要素検出手段（１１）、気流速検出手段（
１２）、着衣量検出手段（１３）、活動量検出手段（１
５）、快適度演算手段（１４）、運転選択手段（１７）
、及び機器制御手段（１８）は前記コントローラ（２１
）に内蔵されたマイクロコンピュータ（図示略）により
構戊されている。

なお、前記快適度演算手段（１４）が算出する快適度と
しては、国際標準化機構（　ＩｎｔｅｒｎａＬＩｏｎａ
１　０ｒｇａｎｉｚａ目ｏｎ　Ｉ’ｏｒ　ＳＬａｎｄａ
ｒｄｌｚａＬＩｏｎ；ＩｓＯ）による国際規格＋８０−
７７３０に記載のＰＭＶ　（ＰｒｅｄＩｃＬｅｄＭｅａ
ｎ　Ｖａｌｕｅ）を使用できる。この快適度ＰＭＶは前
記国際規格に記載の演算式により求められ、次にあげる
熱的感覚尺度で示される。

例えば、＋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・・・寒いなど。

演算式兼びに演算方法は前記国際規格によって周知であ
るため、ここでは詳細な説明を省略するが、居間系にお
ける快適度ＰＭＶは、室内温度、湿度、輻射温度、気流
速、着衣量、活動量等に基づき所定の演算式で求められ
る。そして、国際規格では、快適度ＰＭＶの値が、＋０
．５から−０．５の範囲にあれば、９０％以上の人間が
快適で、＋１．０から−Ｌ．０の範囲にあれば、７５％
以上の人間が快適であるとしている。

次に、」二記のように構成された第一実施列の空調シス
テム制御装置の動作を第３図のフローチャートに従って
説明する。

さて、コントローラ（２１）における操作パネル（２２
Ｌ．Ｌの暖房スイッチまたは冷房スイッチが操作される
と、コントローラ（２１）のマイクロコンピュータは第
３図のプログラムを開始し、まず、ステップＳ１で、室
内温度検出器（６）の出力に基づいて室内温度を検出し
、ステップＳ２で、湿度検出器（７）の出力に基づいて
室内の湿度を検出し、ステップＳ３で、輻射温度検出器
（８）の出力に基づいて輻射温度を検出するとともに、
ステップＳ４で、外気温度検出器（９）の出力に基づい
て外気温度を検出する。

次いで、作動検出器（２３）の出力に基づき、ステップ
Ｓ５で、各空調関係機器（１）〜（５）の運転または停
止の作動状況を検出するとともに、ステップＳ６で、室
内（１９）の気流速、及び在室者の着衣量を検出する。

続いて、ステップＳ７で、人体検出器（１０）の出力に
基づき、在室者が室内（１つ）で起きているか、または
、寝ているかの活動状況を検出し、その検出結果に基づ
き、ステップＳ８で、在室者の活動量、例えば、起きて
いれば、ｌ　．　ｌ　（ｉ＋ｅｔ）の活動量、寝ていれ
ば、０．８（ｍｅｔ）の活動量を決定する。そして、ス
テップＳ９で、前記室内温度、湿度、輻射温度、外気温
度、気流速、着衣量、及び活動量に基づき、前記国際規
格に記載の所定の演算式を用いて室内環境の快適度を演
算する。

続いて、ステップ５１０では、作動検出器（２３）の出
力に基づき、コントローラ（２１）に冷房モードが設定
されているか、或いは、暖房モードが設定されているか
を判断し、夏場につき冷房モードが設定されている場合
はステップＳ１１へ進み、また、冬場につき暖房モード
が設定されている場合にはステップＳ２２へ進む。

ステップＳｌｌでは、前記ステップＳ９で演算された快
適度ＰＭＶが＋１．０以上であるか否かが判断される。

快適度ＰＭＶが＋１．０以」二、すなわち、大多数の人
が少し暖かいと感じる熱的尺度以上であれば、ステップ
Ｓ１２で、冷暖房機（１）が冷房運転を開始し、ステッ
プ３１３で、換気装置（２）が運転を開始するとともに
、ステップＳ１４で、天井扇（４）が運転を開始する。

これに対し、快適度ＰＭＶが＋１．０未満であれば、ス
テップＳ１５で、快適度ＰＭＶが＋０．５以」二である
か否かが判断される。快適度ＰＭＶが＋０．５以上、す
なわち、国際規格で７５％以−１二の人が快適と感じる
熱的尺度の範囲にあれば、ステップＳ１６で、冷暖房機
（１）が運転を停止し、ステップＳ１７で、換気装置（
２）が運転を開始するとともに、ステップＳ１８で、天
井扇（４）が運転を開始する。また、快適度ＰＭＶが＋
０．５未満、すなわち、国際規格で９０％以上の人が快
適と感じる熱的尺度の範囲であれば、室内環境が充分に
快適であるため、ステップ８１っで冷暖房機（１）が、
ステップＳ２０で換気装置（２）が、ステップＳ２１で
天井扇（４）がそれぞれ運転を停止する。

一方、冬場につきコントローラ（２１）に暖房モードが
設定されている場合には、前記ステップＳ１０からステ
ップＳ２２へ進み、ここで快適度ＰＭＶが−１．０以下
であるか否かがｉＩＩ断される。

快適度ＰＭＶが−１．０以下、すなわち、大多数の人間
が少し涼しいと感じる熱的尺度以下であれば、ステップ
８２３で、冷暖房機（１）が暖房運転を開始するととも
に、ステップＳ２４で、床暖房機（５）が運転を開始す
る。また、快適度ＰＭＶが−１．０よりも大きい場合に
は、室内環境が仇適であるとｔ＋＋断し、ステップＳ２
５で冷暖房機（１）が、ステップＳ２６で床暖房機（５
）がそれぞれ運転を停止する。

続いて、ステップＳ２７では、室内（１つ）の相対湿度
が３０％以上であるか否かが判断され、相対況度が３０
％未満であれば、ステップ３２８で、加湿器（３）が運
転を開始するとともに、相対況度が３０％以上であれば
、ステップＳ２９で、加湿器（３）、が運転を停止する
。その後、プログラムはステップＳＩＯへ復帰して、コ
ントローラ（２１）に設定された冷房または暖房の運転
モードを判断する。

このように、第一実施例の空調システム制御装置は、室
内温度検出器（６）、湿度検出器（７）、輻射温度検出
器（８）、外気温度検出器（９）からの出力信号に基づ
き環境要素を検出する環境要素検出手段（１１）と、冷
暖房機（１）、換気装置（２）、加湿器（３）、天井扇
（４）、床暖房機（５）からなる空調関係機器の作動状
況に基づき室内の気流速を検出する気流速検出手段（１
２）と、前記各空調関係機器（１）〜（５）の作動状ａ
に基づき在室者の着衣量を検出する着衣量検出手段（１
３）と、人体検出器（１０）からの出力信号に基づき在
室者の活動量を検出する活動量検出手段（１５）と、環
境要素検出手段（１１）、気流速検出手段（１２）、着
衣量検出千段（１３）、及び活動量検出手段（１５）の
検出値に基づき快適度ＰＭＶを演算する快適度演算手段
（１４）と、その快適度廣算手段（１４）の演算値に基
づき空調関係機器（１）〜（５）を制御する機器制御手
段（１８）とから構成したものである。

したがって第一実施例の空調システム制御装置によれば
、快適度演算手段（１４）が室内温度、湿度、輻１１温
度、外気温度の環境要素に基づき、しかも、気流速、着
衣量、活動量をも算入して快適度を廣算し、そのｆＡ適
度に基づき機器制御手段（１８）が空調関係機器（１）
〜（５）を制御するので、利用者を煩わせることなく、
怯適な室内環境を用意することができる。

〈第二実施Ｗ１１〉 次に、本発明を具体化した第二実施例を図面に基づいて
説明する。

第４図及び第５図は本発明の第二実施ＩＦＩ１を示し、
第４図は空調システム制御装置の概略構戊を示すブロッ
ク図、第５図は第４図の空調システム制御装置の動作を
示すフローチャートである。なお、図中、第一実施例と
同一符号及び記号は第一実施例の構戊部分と同一または
相当する構成部分を示すものであり、重複する説明は省
略する。

この第二実施例においては、空調関係機器のうち冷暖房
機（１）、換気装置（２）、加湿器（３）、及び天井扇
（４）に、空調能力を可変するインバータ回路（図示略
）が内蔵されている。また、コントローラ（２１）には
、前記各空調関係機器（１）〜（４）のインバータ回路
に供給される複数種の周波数を設定する周波数設定手段
（２６）が設けられている。そして、運転選択手段（１
７）は前記周波数設定手段（２６）に設定された周波数
のうちから現在の室内環境に適合した周波数を選択し、
その選択された周波数を機器制御手段（１８）が各空調
関係機器（１）〜（４）に出力するように構戊されてい
る。

この第二実施例の空調システム制御装置は第５図のフロ
ーチャートに従って動作するが、図中、第３図と同一の
ステップ番号は第一実施例と同様の処理を示すものであ
る。

冷房モードおいて、快適度ＰＭＶが＋ｌ．ｏ以上である
場合には、ステップＳ１１２で、冷暖房機（１）が６０
１１Ｚの周波数で冷房運転され、ステップＳ１１３で、
換気装置（２）が８０１１７の周波数で運転されるとと
もに、ステップＳ１１４で、天井扇（４）が６０ＪＩＺ
の周波数で運転される。また、快適度ＰＭＶ７＞＜　＋
０．５　以上あれば、ステップｓ１１６で、冷暖房機（
１）が０１１Ｚの周波数で停止され、ステップＳ１１７
で、換気装置（２）が２０１１Ｚ（７）周波数で低速運
転されるとともに、ステップＳｌｌ８で、天井扇（４）
が２０１１２の周波数で低速運転される。更に、快適度
ＰＭＶが＋０．５未満であれば、室内環境が充分に快適
であるため、ステップｓ１１っで冷暖房機（１）が、ス
テップＳ１２０で換気装置（２）が、ステップＳ１２１
で天井扇（４）がそれぞれ０１１Ｚの周波数で停止され
る。

一方、暖房モードにおいて、快適度ＰＭＶが一１．０以
下であれば、ステップＳ１２３で、冷暖房機（１）が６
０１１７の周波数で冷房運転されるとともに、ステップ
Ｓ２４で、床暖房機（５）が運転される。また、快適度
ＰＭＶがーｔ．ｏよりも大きい場合には、ステップＳ１
２５で冷暖房機（１）が０＋１７の周波数で停止され、
かつ、ステップＳ２６で床暖房機（５）が停止される。

続いて、相対湿度が３０％未満であれば、ステップＳ１
２８で、加湿器（３）が６０１１Ｚの周波数で運転され
、相対湿度が３０％以上であれば、ステップＳ１２９で
、加湿器（３）が０　１１７の周波数で停止される。

このように、第二実施例の空調システム制御装置は、前
記第一実施例の構成に加え、冷暖房機（１）、換気装置
（２）、加湿器（３）、及び天井扇（４）にインバータ
回路を内蔵するとともに、コントローラ（２１）に各空
調関係機器（１）〜（４）のインバータ回路に供給され
る複数秤の周波数を設定する周波数設定手段（２６）を
設けたものである。

したがって、この第二実施例によれば、インバータ機能
により各空調関係機器（１）〜（４）の空調能力を可変
でき、その結果、前記第一実施例と比較して、より微妙
な制御が可能になるとともに、省エネルギー運転を経済
的に行うことができる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明の空調システム制御装置は、環境
要素を検出する環境要素検出手段と、空調関係機器の作
動状況に基づき室内の気流速を検出する気流速検出手段
と、空調関係機器の作動状況に基づき在室者の着衣量を
検出する着衣量検出手段と、人体検出器からの出力信号
に基づき在室者の活動量を検出する活動量検出手段と、
前記各検出手段の検出値に基づき快適度を演算する住適
度演算手段と、その快適度の演算値に基づき空調関係機
器を制御する機器制御手段とから構成したものであるか
ら、利用者を煩わせることなく、快適な室内環境を用意
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一実施ＩＦＩ＋の空調システム制御
装置の概略構成を示すブロック図、第２図は本発明の第
一実施例の空調システム制御装置の配置例を示す住宅の
断而図、第３図は第１図の空調システム制御装置の動作
を示すフローチャート、第４図は本発明の第二実施列の
空凋システム制御装置の概略構成を示すブロック図、第
５図は第４図の空調システム制御装置の動作を示すフロ
ーチャートである。 図において、 １：冷暖房機、　　　　２ ３：加湿器、　　　　　４ ５：床暖房機、　　　　６ ７：湿度検出器、　　　８ ９：外気温度検出器、１０ １１：環境要素検出手段、 １２：気流速検出手段、 １３：着衣量検出手段、 １４：快適度演算手段、 １５：活動量検出手段、 １８：機器制御手段、 ２１：コントローラ、 ２３：作動検出器、 ２６：周波数設定手段 換気装置、 天井扇、 室内温度検出器、 輻射温度検出器、 人体検出器、 である。 なお、 図中、 同一符号及び同一記号二同一また は相当部分を示すものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　室内温度検出器、湿度検出器、輻射温度検出器、外気
   温度検出器等からの出力信号に基づき、環境要素を検出
   する環境要素検出手段と、 冷暖房機、換気装置、加湿器、天井扇、床暖房機等から
   なる空調関係機器の作動状況に基づき、室内の気流速を
   検出する気流速検出手段と、前記空調関係機器の作動状
   況に基づき、在室者の着衣量を検出する着衣量検出手段
   と、 人体検出器からの出力信号に基づき、在室者の活動量を
   検出する活動量検出手段と、 前記環境要素検出手段、気流速検出手段、着衣量検出手
   段、及び活動量検出手段の検出値に基づき快適度を演算
   する快適度演算手段と、 前記快適度演算手段の演算値に基づき前記空調関係機器
   を制御する機器制御手段と を具備することを特徴とする空調システム制御装置。