JPH04316945A - 空気調和機の制御装置 - Google Patents

空気調和機の制御装置

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JPH04316945A
JPH04316945A JP3082289A JP8228991A JPH04316945A JP H04316945 A JPH04316945 A JP H04316945A JP 3082289 A JP3082289 A JP 3082289A JP 8228991 A JP8228991 A JP 8228991A JP H04316945 A JPH04316945 A JP H04316945A
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temperature
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英二 中角
Yoshiaki Uchida
好昭 内田
Toru Yasuda
透 安田
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばマイクロコンピ
ュータ搭載の空気調和機で快適な空調運転を自動的に行
わせる、室内の温度、風量および風向の制御を行うこと
により室内の人間の快適性を高めるための空気調和機の
制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】空気調和機で室温のコントロールを行う
際、暖房の例では室内温度の立ち上がり時の特性向上の
ために、空気調和機の室内目標温度を一定時間高めにシ
フトさせる制御や、室内温度によって圧縮機運転周波数
の制御を行う方法が採られていた。すなわち、図7はこ
のような従来の空気調和機の制御装置を示し、図7にお
いて、制御信号生成手段71はセンサ70よりの吸い込
み温度75や、空気調和機72の電源を投入してから作
動するタイマ73よりのタイマ値77および前記空気調
和機72を外部より操作するリモコンまたは操作パネル
74よりの使用者設定温度78等により制御信号76を
生成している。例としては、暖房時には、電源を投入し
てからの時間が60分間以内は室内温度を速く立ち上げ
るために、室内目標温度をリモコンまたは操作パネル7
4より設定した使用者の設定温度よりも2℃高く設定す
るように、空気調和機72の室内温度調整79を制御さ
せるのである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の制御装置では、電源を投入してからの時間や室
内温度特性のみで制御しているため、空気調和機の設置
された部屋の空調負荷の大小に柔軟に対処することはで
きない。したがって、例えば、負荷が過小なときには室
温が目標温度よりも高くなり過ぎたり、負荷が過大なと
きには室温が目標温度に達するまでかなりの時間がかか
るという課題や、室内の位置の違いによっては、温度差
が生じ、空気調和機から距離が遠い場合は設定温度に達
しないこともあるので、室内の人間の快適感を考慮でき
ないという課題があった。
【0004】本発明の目的は、前述したような従来の課
題に鑑み、室内の人間の快適感を考慮した、より快適な
空調および生活環境を実現できる空気調和機の制御装置
を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
、本発明は、空気調和機が具備する室内外の環境条件を
検知する複数のセンサ手段と、前記センサ手段の前状態
を保持する記憶手段と、人の位置を検出する位置検出手
段と、前記センサ手段と前記記憶手段よりの出力、使用
者の設定した温度、および前記位置検出手段よりの出力
から室内の人間の快適感を推測する推測手段と、前記推
測手段より推測した前記室内の人間の快適感に基づき前
記空気調和機の吹き出し温度、風向および風量などの制
御信号を生成する制御信号生成手段とを具備することを
特徴とする空気調和機の制御装置を提案するものである
【0006】
【作用】前述した本発明の構成によると、推測手段は複
数のセンサ手段より検知された室内外の環境条件と、記
憶手段により保持された前記センサ手段の前状態、使用
者の設定した温度および位置検出手段にて検出された人
の位置から室内の人間の快適感を推測する。そして、こ
の推測手段より推測した前記人間の快適感に基づき、制
御信号生成手段より制御信号が生成され空気調和機を制
御するから、これにより室内の環境や人間の状態を考慮
した、より快適な空調および生活環境を実現することが
できる。
【0007】
【実施例】以下、図1から図6を用いて本発明の実施例
を詳細に説明する。
【0008】図1は本発明の第1の実施例による制御装
置における信号の流れを示すブロック図であり、図2は
図1における神経回路網模式手段の学習方法を示すブロ
ック図であるが、図1において、10はセンサ、11,
12はセンサ10よりのセンサ信号値、13は記憶手段
、14は記憶手段13より出力される吸い込み温度のN
秒間隔の傾斜、15はリモコンまたは操作パネル、16
はリモコンまたは操作パネル15からの出力信号、17
は神経回路網模式手段、18は前記手段17より出力さ
れる快適度(予測平均投票数(Predicted  
Mean  Vote、以下PMVという)または標準
新有効温度(Standard  Effective
  Temperature、以下SETという)、1
9は制御信号生成手段、1aは前記手段19より出力さ
れる制御信号、1bは空気調和機、1dは人の位置を検
知する位置センサ、1eは前記位置センサ1dよりの人
の位置信号である。
【0009】次に、神経回路網模式手段の学習方法を説
明するためのさらに詳細な構成を図2について説明する
。すなわち、図2は学習方法を示すブロック図であり、
21は室外温度、22は吸い込み温度、23は吸い込み
温度の傾斜、24は風量、25は使用者の設定温度、2
6は人体温度、27は神経回路網模式手段、28は制御
信号生成手段、29は実測したPMV(またはSET)
、2aは推測したPMV(またはSET)、2cは制御
信号、2dは人の位置情報、211,221,231,
241,251,261,2d1はそれぞれ室外温度2
1、吸い込み温度22、吸い込み温度傾斜23、風量2
4、使用者の設定温度25、人体温度26、および人の
位置情報2dよりの信号である。
【0010】図示実施例による空気調和機は、以上のよ
うな構成であるから、空気調和機1b内の複数のセンサ
(外気温センサ、吸い込み温度センサ、湿度センサ、人
体温度センサ)10よりセンサ信号11が出力されるこ
とになる。この信号11は、室外温度、吸い込み温度、
湿度、人体温度などである。また、前記センサ10から
信号11と同様の信号12が出力され、記憶手段13に
入力されるけれども、記憶手段13は入力される前記セ
ンサ出力信号12における過去N秒間(Nは正の実数)
の履歴を記憶する。リモコンまたは操作パネル15から
風量と使用者の設定温度値16が出力され、また、記憶
手段13はセンサの前の状態、例えば前述したN秒間の
履歴より室内温度のN秒(Nは正の実数)間隔の傾斜1
4を出力する。位置センサ1dは、人の位置を検出し、
位置情報1eを出力する。図3に示すように、この位置
センサ1dは室内をN×Mゾーンに分割し、人が部屋の
どのゾーンに存在しているかを検出する。例えば、iゾ
ーンにいれば、位置センサ1dの出力信号1eはiとな
る。各手段10,13,15,1dからの出力信号11
,14,16,1eは、入力信号として、神経回路網模
式手段17に入力する。この神経回路網模式手段17は
入力信号から室内の快適度である予測平均投票数PMV
、または、標準新有効温度SETの推測値18を出力す
る。PMVは、快適性を左右する要素として、温度、湿
度、気流速、輻射温度(周囲壁体)、代謝量、着衣状態
の6要素の組み合せを変化させた環境試験室で、被験者
から、試験室での寒暑についての投票を受け、その結果
を基に定量化したものである。すなわち、人間の状態(
代謝や着衣の状況)と室内の環境(温度、湿度、機流速
、周囲壁体輻射)によって、計算したPMVの値は、−
3  :  寒い −2  :  涼しい −1  :  やや涼しい 0  :  なんともない +1  :  やや暖かい +2  :  暖かい +3  :  暑い と評価できる。
【0011】一方、SETは環境の物理因子から熱刺激
量を求めて、人間の生理的状態値と感覚を予測しようと
するもので、温熱に対する快・不快の関係を熱刺激の物
理量に対する生理反応でとらえている快適性物理的評価
法の1つである。例えば、PMVを用いた場合は、神経
回路網模式17に室外温度、吸い込み温度、吸い込み温
度傾斜、風量、人の位置情報、使用者の設定温度、人体
温度という人間の状態と室内の環境を入力することによ
って、神経回路網模式手段17からPMVの推測値18
が出力される。前記PMVの推測値18は制御信号生成
手段19に入力され、この生成手段19より制御信号1
aを生成する。制御信号生成手段19は、快適感が不満
足の場合には、空気調和機1bの能力を最大限にできる
ような制御信号1aを生成する。
【0012】さらに、快適感が満足の場合は快適感が持
続できるような制御信号1aを生成する。すなわち、前
記推測したPMVの値18によって空気調和機1bを制
御する信号1aを生成する。この制御信号1aによって
空気調和機1bにおけるインバータ周波数、風向、風量
および室内目標設定温度を制御する。一例としては、前
記各手段10,13,15,1dからの外気温、吸い込
み温度、風量、設定温度、吸い込み温度の傾斜、位置情
報等より、空気調和機1bが目標とする室内目標温度を
算出するシフト量を求める。このシフト量と、使用者が
設定した温度および室内目標温度との関係は、室内目標
温度=使用者設定温度+シフト量となる。そこで、制御
信号生成手段19より生成した空気調和機1bの制御信
号1aを空気調和機1bに入力し、一例として前記式に
基づき室内目標温度となるように空気調和機1bの運転
を実行する。
【0013】以上のような過程を経て室内温度調整1c
が行われる。次に図2について、図1の神経回路網の学
習方法を説明すると、室外温度21および吸い込み温度
22、N秒間隔の吸い込み温度の傾斜23、風量24、
使用者の設定温度25、人体温度26、人の位置情報2
d等からの信号211,221,231,241,25
1,261,2d1を神経回路網模式手段27に入力し
て、PMVの推測値2aを出力する。
【0014】前記神経回路網模式手段27は、室内にお
いて測定した実測PMV29を学習データ2bとして、
PMVの推測値2aを学習する。
【0015】神経回路網の学習アルゴリズムは、各種の
方法であるが、例えばバックプロパゲーションのアルゴ
リズム(参考文献:ラメルハート、D.Eとマクレラン
ド.J.L「PDPモデル−認知科学とニューロン回路
網の検索」{Runmelhart,D.E  and
  Mcclelland,J.L.(Eds.),”
Parallel  Distributed  Pr
ocessing,Exploration  in 
 the  Microstructure  ofC
ognition.Vol.1,2,MIT  Pre
ss,Cammbridge(1986)})により最
降下法にて最適解をもとめる。そして、これらのアルゴ
リズムにより充分PMVが神経回路網模式手段27で推
測できるようになるまで学習を行う。学習が終了すると
、神経回路網模式手段27の出力値2aにより、快適感
が不満足の場合には、制御信号生成手段28より空気調
和機の能力を最大限でるような制御信号2cを生成する
。また、快適感が満足の場合には、快適感が持続できる
ように制御信号2cを制御信号生成手段28より生成す
る。すなわち、神経回路網模式手段27にて推測したP
MVの値2aによって、制御信号生成手段28より空気
調和機を制御する信号2cを生成する。なお、前記制御
信号2cはインバータ周波数、風向、風量および室内目
標設定温度等を制御する。
【0016】以上に述べたように、本実施例によれば、
各センサからの入力を神経回路網模式手段に入力し、P
MVを推測し、PMVの値により制御信号を生成するこ
とにより、室内の環境と人間の状態を考慮した、快適な
空調および生活環境を実現することができる。
【0017】なお、前記実施例では神経回路網模式手段
17,27よりの出力18、2aをPMVとしたが、S
ETや周囲壁輻射温度に置き換えても同様の効果を得る
ことができるのは明らかなところである。
【0018】次に図4から図6を用いて本発明の第2実
施例を説明する。図4は本発明の第2の実施例による制
御装置における信号の流れを示すブロック図であり、図
5は図4におけるルックアップテーブルの作成方法を説
明するためのブロック図であるが、図4において、40
はセンサ、41,42はセンサ40よりのセンサ信号値
、43は記憶手段、44は記憶手段43より出力される
吸い込み温度のN秒間隔の傾斜、45はリモコンまたは
操作パネル、46はリモコンまたは操作パネル45から
の出力信号、47はルックアップテーブル、48はルッ
クアップテーブル47より出力される制御信号、49は
空気調和機、4bは位置センサ、4cは位置センサ4b
よりの人別の位置信号をそれぞれ示してある。
【0019】次に図5を参照しながら、ルックアップテ
ーブルの作成方法について説明すると、51は室外温度
、52は吸い込み温度、53は吸い込み温度の傾斜、5
4は風量、55は使用者の設定温度、56は人体温度、
57は神経回路網模式手段、58は制御信号生成手段、
59は実測したPMV(またはSET)、5aは神経回
路網模式手段より推測したPMV(またはSET)、5
bは実測PMV(またはSET)よりの快適度(PMV
またはSET)、5cは制御信号、5dは人の位置情報
、5eはルックアップテーブル、511,521,53
1,541,551,561,5d1はそれぞれ室外温
度51、吸い込み温度52、吸い込み温度の傾斜53、
風量54、使用者の設定温度55、人体温度56、人の
位置情報5dよりの信号である。
【0020】第2実施例による空気調和機は、以上のよ
うな構成であるから、図4に示すように、空気調和機4
9内の複数のセンサ40よりセンサ信号41が出力され
ることになる。この信号41は外気温、吸い込み温度、
湿度、人体温度などである。
【0021】また、前記センサ40から信号41と同様
の信号42が出力され、記憶手段43に入力される。記
憶手段43は入力される前記センサ出力信号42におけ
る過去N秒間(Nは正の実数)の履歴を記憶する。リモ
コンまたは操作パネル45から風量、使用者の設定温度
値46が出力され、また記憶手段43はセンサの前の状
態、例えば室内温度のN秒(Nは正の実数)間隔の傾斜
44を出力する。さらに位置センサ4bからは人の位置
情報4cが出力される。位置センサ4bは、第1の実施
例の図3で説明したのでここでは省略する。各手段40
,43,45,4bからの出力信号41,44,46,
4cは、入力信号としてルックアップテーブル47に入
力され、このルックアップテーブル47より空気調和機
49に対する制御信号48を求める。この制御信号48
によって、空気調和機49におけるインバータ周波数、
風向、風量および室内目標設定温度等が制御されること
になる。一例としては、前記各手段40,43,45,
4bからの外気温、吸い込み温度、風量、設定温度、吸
い込み温度の傾斜等より、空気調和機49が目標とする
室内目標温度を算出するシフト量が求められる。 このシフト量と使用者が設定した温度および室内目標温
度との関係は、室内目標温度=使用者設定温度+シフト
量となる。そこで、ルックアップテーブル47より求め
た制御信号48は空気調和機49に入力し、一例として
前記式に基づき室内目標温度となるように空気調和機4
9の運転を実行する。
【0022】次に、図4のルックアップテーブルの作成
方法を図5について説明すると、まず、室外温度51お
よび吸い込み温度52、N秒間隔の吸い込み温度の傾斜
53、風量54、使用者の設定温度55、人体温度56
、人の位置情報5d等からの信号511,521,53
1,541,551,561,5d1を神経回路網模式
手段57に入力して、PMVの推測値5aが出力される
【0023】この場合、前記神経回路網模式手段57は
、室内において測定した実測PMV59を学習データ5
bとしてPMVの推測値5aを学習する。
【0024】神経回路網の学習アルゴリズムは、各種の
方法があるが、例えば前述のバックプロパゲーションの
アルゴリズムにより最降下法にて最適解を求めればよい
。そして、これらのアルゴリズムにより充分PMVが神
経回路網模式手段57で推測できるようになるまで学習
を行うが、学習を終了すると、神経回路網模式手段57
の出力値5aにより、快適感が不満足の場合には、制御
信号生成手段58より空気調和機の能力を最大限でるよ
うな制御信号5cを生成する。また、快適感が満足の場
合には、快適感が持続できるように制御信号5cが制御
信号生成手段58より生成されることになる。
【0025】なお、前記制御信号5cはインバータ周波
数、風向、風量および室内目標設定温度等を制御するけ
れども、その神経回路網模式手段57と制御信号5cを
出力する制御信号生成手段58の部分をルックアップテ
ーブル5eに置き換えるため、センサ入力である室外温
度51〜人の位置情報5dの各入力信号511〜5d1
を荒く量子化してルックアップテーブル5eに入力し、
その結果を前記ルックアップテーブル5eに書き込み、
ルックアップテーブルを作成すればよい。
【0026】図6は前述したルックアップテーブル5e
の具体例を示し、ルックアップテーブル5aはゾーンA
〜Cを備え、ゾーンAには設定温度ti〜te、外気温
toi〜tom、風量fi〜fn、吸い込み温度si〜
soおよび吸い込み温度傾斜ki〜kpが書き込まれて
いる。
【0027】以上にのべたように、前記実施例の空気調
和機によれば、各センサからの入力を神経回路網模式手
段に入力し、PMVを推測し、PMVの値により制御信
号を生成することにより、室内の環境を考慮した、より
快適な空調および生活環境を実現することができる。さ
らに、神経回路網模式手段からPMVを推測し、制御信
号に変換する部分をルックアップテーブルに置き換える
ことによって制御装置を簡単に実現することができる。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項1
による空気調和機の制御装置によれば、室内の環境や人
間の状態を考慮したより快適な空調及び生活環境を実現
できる。
【0029】請求項2のニューラルネットワークの仕様
により、個別に人や部屋に対応した制御が実現し、快適
性の向上が図れる。
【0030】請求項3の仕様(ニューラルネットワーク
に室内外温度、風量、湿度の各値を入力)により、個別
に人や部屋、さらに使用条件に適した制御が達成され、
快適性の向上が図れる。
【0031】請求項4の吸込温度勾配に適正な時間間隔
をさらに設けることにより、使用時の部屋の負荷状態が
適確に判断でき、快適性の向上が図れる。
【0032】請求項5の仕様により、ニューラルネット
ワークをエアコンで実施する場合、推定計算時間が長く
大型計算機が必要となるため、ルックアップテーブルに
記憶させることにより、マイコン処理が可能となり、大
幅なコストメリットが達成される。
【0033】請求項6の仕様により、人間の快適性を評
価する指標として最も望ましい、PMV評価を行うこと
により、快適性を飛躍的に改善できる。
【0034】請求項7の仕様は、請求項7の仕様と同等
の効果が達成される。請求項8の仕様により、使用者の
設定した設定温度により間接的ではあるが人の状態を推
測するため、快適性の向上を図ることができる。
【0035】請求項9の仕様なより、人体の温度で直接
に人の状態を推測するため、快適性の向上がさらに達成
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例による空気調和機の制御装
置信号の流れを示すブロック図
【図2】図1における神経回路網模式手段の学習方法を
説明するためのブロック図
【図3】図1および図2における人の位置情報を示す説
明図
【図4】本発明の第2実施例による空気調和機の制御装
置信号の流れを示すブロック図
【図5】図4におけるルックアップテーブルの作成方法
を説明するためのブロック図
【図6】図4および図5におけるルックアップテーブル
の一例を示す説明図
【図7】従来の制御装置を示すブロック図
【符号の説明】
10,40  センサ 11,12,41,42  センサ信号13,43  
記憶手段 14,44  N秒間隔の吸い込み温度傾斜15,45
  リモコンまたは操作パネル16,46  風量、設
定温度等 17  神経回路網模式手段 18  快適度推測値 19  制御信号生成手段 1a,48  制御信号 1b,49  空気調和機 1c,4a  室内温度調整 1d,4b  位置センサ 1e,4c  人の位置情報 21,51  室外温度 22,52  吸い込み温度 23,53  吸い込み温度の傾斜 24,54  風量 25,55  使用者の設定温度 26,56  人体温度 2d,5d  人の位置情報 27,57  神経回路網模式手段 28,58  制御信号生成手段 29,59  実測PMV 2a,5a  PMV推測値 2b,5b  PMV学習データ 2c,5c  制御信号 2d,5d  人の位置情報 47,5e  ルックアップテーブル 70  センサ 71  制御信号生成手段 72  空気調和機 73  タイマ 74  リモコンまたは操作パネル 75  吸い込み温度 76  制御信号 77  タイマ値 78  設定温度

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】空気調和機が具備する室内外の環境条件を
    検知する複数のセンサ手段と、前記センサ手段の前状態
    を保持する記憶手段と、人の位置を検出する位置検出手
    段と、前記センサ手段と前記記憶手段よりの出力、使用
    者の設定した温度および前記位置検出手段よりの出力か
    ら室内の人間の快適感を推測する推測手段と、前記推測
    手段より推測した前記室内の人間の快適感に基づき前記
    空気調和機の吹き出し温度、風向および風量等の制御信
    号を生成する制御信号生成手段とを備えることを特徴と
    する空気調和機の制御装置。
  2. 【請求項2】推測手段は、人間の快適感を学習した神経
    回路網模式手段(ニューラルネットワーク)であること
    を特徴とする請求項1記載の空気調和機の制御装置。
  3. 【請求項3】センサ手段は、室内外の温度、空気調和機
    の風量、湿度を検出することを特徴とする請求項1記載
    の空気調和機の制御装置。
  4. 【請求項4】記憶手段はN秒(Nは正の実数値)間隔の
    空気調和機の吸込空気温度勾配を記憶することを特徴と
    する請求項1記載の空気調和機の制御装置。
  5. 【請求項5】制御信号生成手段は、室内の人間の快適感
    を推測する関数の出力から制御信号を生成するようにし
    たルックアップテーブルの記憶手段であることを特徴と
    する請求項1記載の空気調和機の制御装置。
  6. 【請求項6】推測手段により推測される室内の人間の快
    適感は、空気調和機の制御を行う評価指数として人間の
    状態や室内の環境によって計算した予測平均投票数(P
    MV)、または、人間の生理状態や感覚の予測を行った
    標準新有効温度(SET)であることを特徴とする請求
    項1記載の空気調和機の制御装置。
  7. 【請求項7】推測手段により推測される室内の人間の快
    適感は、周囲壁輻射温度であることを特徴とする請求項
    1記載の空気調和機の制御装置。
  8. 【請求項8】推測手段は、使用者の設定温度より室内の
    人間の状態を推測することを特徴とする請求項1記載の
    空気調和機の制御装置。
  9. 【請求項9】推測手段は、センサ手段としての人体温度
    センサにより室内の人間の状態を推測することを特徴と
    する請求項1記載の空気調和機の制御装置。
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