JPH048621A - 空調制御装置 - 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〕 本発明は空調装置からの送風量を在室者の温熱感を考慮
して快適な送風量に制御できる空調制御装置に関する。

〔従来の技術］ 従来の空調装置では、室内温度と設定温度との偏差、あ
るいはこの偏差に基づく値に応して送風量を設定し、上
記偏差が大きいときには大風量を、上記偏差が小さいと
きには小風量を供給するものが一般的であった。

しかし、快適性で重要な要因となる人の温度感覚（温感
）は、温度以外にも、気流、温度、輻射の影響により変
化する他、運動量、着衣量といった人間要因も影響を及
ぼすため、上記従来の送風量制御では決して快適な送風
量を供給できるとは言難いものであった。

一方、従来より人の温感と皮膚温度との間には強い相関
が見られることが知られており、この皮膚温度を快適温
度にするように室温を制御しようとするものが知られて
いる。

例えば特開昭５５−９５０５’４号、特開昭５７３７６
４２号、特開昭６０−９２９１９号および特開昭６２−
１２５２４３号には皮膚温度に応して室温を制御する空
調装置が開示されている。

しかし、これらのものでは送風量に関して全く考慮され
でおらず、皮膚温度が快適温度に向かう過程あるいは皮
膚温度が快適温度に至った後において人が送風量を不快
に感じてしまう可能性がある。

特に送風量が過大であると温感は満足にいても、送風量
のうるささや、しつこさといった気流のいやらしさを怒
じ、不快感を抱いてしまうという問題点があった。

また、特開平１−２２９７１３号に開示される如く、皮
膚温度に基づいて温感を推定し、この温感を目標温感と
するように送風量を制御するものが知られている。

しかし、上記公報に開示されるものにあっても送風量が
過大であると不快感を抱いてしまうという問題点があっ
た。

〔発明が解決しようとする課題］ 本発明は上記のごとき従来の技術およびその問題点に鑑
み、空調室内の人の温感に対応した送風量を設定でき、
人の温感の変化に伴って快適な送風量を供給することが
できる空調制御装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するために第１図に示す如く、 室内へ温調空気を送風する送風機と、 室内におけるヒトの皮膚温度を検出する検出手段を具備
する空調装置において、 前記検出手段により検出された皮膚温度と、快適な目標
温感を達成する目標となる皮膚温度とに基づいて送風量
を決定し、 前記送風機をこの決定された送風量にて作動させる制御
手段 を備えるという技術的手段を採用する。

〔作用〕

本発明では、人の温感と皮膚温度との間に強い相関があ
ることに着目し、この皮膚温度に応して人の温感に応じ
た送風量を供給できるようにした。

温感と皮膚温度との相関は、はぼ下記（１）式のような
１次式によって表すことができる。

温感（Ｓ）＝に、ｘＴ、　＋ＫＺ　ｘＴｓ十Ｃ−（１）
Ｋ、、Ｋ、、Ｃ：定数 Ｔ、：皮膚温度 Ｔｓ　：皮膚温度変化率 すなわち、皮膚温度の変化に伴って人の温感も変化して
ゆく。

そこで、本発明では、検出手段によって検出される皮膚
温度と、快適な目標温感を達成する目標となる皮膚温度
とに応して送風量を決定し送風機を制御卸するようにし
た。

これにより、皮膚温度の変化に伴って変化してゆく温感
に応した送風量が供給される。

〔実施例〕

以下、本発明を通用した実施例を説明する。

第２図は本発明の一実施例の構成を示す車両用空調装置
の模式断面図である。

この実施例では、車両１に空調ユニット２を備える。空
調ユニット２は従来から一般に知られた構成を有し、内
外気切替装置２１、送風機２２、エバポレータ２３、ヒ
ータコア２４、エアミックスダンパ２５、およびベント
吹出口２６等を有している。

この空調ユニット２を制御する制御装置３１はマイクロ
コンピュータを有する。そして外気温センサ３２、日射
センサ３３、スイッチパ２／し３４、内気温センサ３５
、および赤外線皮膚温センサ３６からの信号を入力する
。制御装置３１は上記各センサから入力される信号を演
算処理し、送風機２２およびエアミックスダンパ２５を
制御する。

なお、赤外線皮膚温センサ３６は乗員の顔面から非接触
にて皮膚温度を検出する赤外線検出型のセンサである。

以上に述べた構成において、この実施例では、制御装置
３１が皮膚温度に応して送風量を計算している。

この実施例では、下記（２）式で表される温度差△Ｔ、
に応して送風量を計算させている。

ΔＴｓ　＝Ｔｓ　　Ｔｓ　’　　・・・（２）ここでＴ
、′は、（１）式において、Ｓを目標１５Ｓ′とし、Ｔ
、−０（定常時）として下記（３）式により求めること
ができる。

Ｔ、’　−（Ｓ　′−Ｃ）／に、　　・・・（３）ここ
で八Ｔ、に応じて計算される送風量は、本発明の発明者
らの実験により予め求められたパターン化された数値で
ある。

この実験では、ΔＴ、を種々に変化させ、各ΔＴ、にお
いで乗員が快適と感じた送風量を記録した。

この実験結果はほぼ第３図のようになり、ΔＴ５が減少
するに従って乗員は低目の送風量を好むことが実証され
た。

この実施例ではこの実験結果から、第４図に示すような
送風量パターンを設定し、制御装置に記憶させ、この送
風量パターンとΔＴ、とから送風量を計算させることと
した。

次にこの実施例の作動を説明する。なお、この実施例は
冷房運転を示している。

制御装置３１は車両の図示せぬハソテリから電源供給を
受け、図示せぬキースインチのオン操作に応答して第５
図に図示するフローチャートを実行し、車室内温度と送
風量とを制御する。

まず、ステップ１１０では各センサから検出信号を入力
し、特に皮膚温センサ３６から乗員の皮膚温度を入力す
る。

次にステップ１２０では、上述の（３）式に基づいて、
目標皮膚温度Ｔｓ′が演算される。

なお、ここで目標温感Ｓ′は“暖かい“′“寒いパとい
った温度感覚を数値に対応させたもので、下記（４）式
により、第６図に示すような特性となるように演算され
る。

Ｓ　’　＝に＋＊Ｔｒｉｎｔ＋Ｋｚ＊Ｔａｍ＋に３＊Ｓ
Ｔ＋Ｃ・・・・・・（４） 、に、、に２．に３．　　Ｃ：定数 る。

（ＳＴ　　　・日射量 なお、Ｔｒｉｎｔは、この実施例ではキースインチのオ
ン操作時の車室内温度が記憶されている。

この（４）弐により、空調を開始する前に乗員がさらさ
れた熱負荷、および室内への熱負荷状態を要因として目
標温感Ｓ′が設定される。

また、この目標温感は、乗員によるスイッチパネル３４
からの入力により“署＜パあるいは“寒＜゛といった方
向性をもって補正される。

そして、ステップ１１０で入力された皮膚温度Ｔ５と目
標皮膚温度Ｔ、′との差ΔＴ、が求められる。

ステップ１３０では、ステップ１２０で求められたΔＴ
ｓと第４図に示す送風量パターンとに基づいて送風量■
を決定する。

次にステップ１４０では、上述の（１）式を変形した下
記（５）式から目標皮膚温度変化Ｔ８′を演算すこの（
５）式は、現在の皮膚温度Ｔ、から、Ｔ５の皮膚温度変
化を与えれば目標温感Ｓ′か達成されることを示してい
る。

ステップ１５０では、上記の目標皮膚温度変化Ｔｓ゛を
ステップ１３０で決定された送風量Ｖの下で生しさせる
ための目標車室温度Ｔａが演算により求められる。

この実施例では、予め車室内における人体をモデル化し
、日射量、送風量等により変化する車室内環境下での車
室温度Ｔａと皮膚温度変化Ｔ３との関係をシュミレーシ
ョンし、ステップ１５０ではこのシュミレーション結果
に基づいて目標皮膚温度変化Ｔ、′を発生させる目標車
室温度Ｔａを算出するようにしている。

そして、ステップ１６０では目標車室温度Ｔａを実現す
るための目標吹出温度Ｔａｏが演算される。

ステップ１７０ではステンブ１３０において決定された
送風量■が実現されるように送風機２２の制御信号が出
力され、ステップ１８０ではステップ１５０において設
定された目標車室温度Ｔａを達成するための目標吹出温
度Ｔａ０が実現されるようにエアミックスダンパ２５の
開度を制御する制御信号が出力される。

そして、これら一連の制御をサンプリングタイム毎にセ
ンサ信号を更新して繰り返す。

以上述べた実施例によると、乗員の皮膚温度に応した送
風量の下で目標温感を達成できる車室内温度を供給する
ことができ、乗員の温感に応じた送風量の下で乗員に所
望の温感を与えることができる。

なお、上記実施例においては赤外線皮膚温センサ３６を
使用したが、車室内の人体に直接に皮膚温度を検出する
センサを付着させてもよい。

また、模擬皮膚温センサを用いてもよい。ここで、模擬
皮膚温センサは一般に多くの構造が知られており、車室
内の温度、気流、輻射、温度の環境下での皮膚温度の推
定値を出力するもので、人体の発熱と放熱を模擬する構
造を有するセンサである。

また、送風量パターンは第４図のような段階的なパター
ンに限らず、第３図の実験結果に応じて連続的なパター
ンを設定してもよい。

また、上記実施例では、（２）式による八Ｔ５に基づい
て送風量を決定したが、これは人体の温感の変化に応じ
て変化を伴う値であればよい。

例えば、他の形式の送風量制御の指標として、皮膚温変
化率Ｔ、を用い、下記（６）式から送風量Ｖを演算して
もよい。

Ｖ＝に＊ＴＳ　　　　・・・（６） Ｋ：定数 ここで、Ｔｓは、ステップ１２０においてステップ１４
０の計算を行いＴ、＝Ｔ、’として求める。この指標に
おける送風量のパターンは第７図に示す如く基準が０と
なり、これに近づく程送風量を下げていく特性となる。

また、現在の皮膚温度と次のサンプリング時までに作り
出すべき皮膚温度Ｔ、を用い、下記（７）式％式％）（
７） なお（７）式は、（Ｔｓ　−ＴＳ　）は（’ｒｓ＊ΔＴ
）と同し値をとることを示している。

この指標による制御ではステップ１２０において、ステ
ップ１４０の計算を行いＴ、を求める。

次に（−ＴｓＸΔＴ）を演算し、これを（’ｒ　ｓ＊ ＴＳ　）の値とし指標とする。この指標の特性は、第８
図に示す如く、基準がＯでこれに近づく程、送風量を下
げるものとなる。

更に、検出する皮膚温Ｔ、をそのまま用いて下記（８）
式より送風量■を決定してもよい。

Ｖ＝に＊Ｔ、　　　・・・（８） この指標においてはステップ１２０において第５図と同
様にＴ　ｓ　’が求められ、ＴｓがＴ　ｓ　’になるま
で皮膚温Ｔ、が基準となって送風量が決定される。その
特性図を第９図に示す。

また、上記実施例では冷房時についてのみ述べたが、暖
房時についてもこれら皮ふ温指標に応して送風量を計算
して、温感に応した快適な空調を行うことができる。こ
の場合、暖房時についても上記（２）、　（６）、　（
力式においては各指標を絶対値として演算し、（８）式
のＴ、においでは第９図の縦軸（＃Ｔ、′）で左右対称
として演算し、暖房時の送風量パターンを設定すること
ができる。

また、目標温感Ｓ′の設定は、下記（９）弐に基づいて
行われてもよい。

この（９）式では、初期温度Ｔｒｉｎｔに代えて初期皮
膚温度Ｔｓｉｎｔを用いるが、空調開始前に在室者がさ
らされた熱負荷、運動量、および室内への熱負荷を考慮
した目標温感Ｓ′の設定ができる。

また、上述の（４）式あるいは（９）式以外にも、目標
温感Ｓ′の設定にあたってはＴｒｉｎ（Ｔｓｉｎｔ、　
Ｔａｗｌ、Ｓ、のすべてを用いてもよい。

例えば、乗車前に乗員がさらされた熱負荷、乗員の運動
量、乗車直後の車室内環境、および車室内への熱負荷状
態の結果として決まる空調開始時の皮膚温度を基本とし
て、これに初期温度Ｔｒｉｎｔ、外気温度Ｔａｍ、およ
び日射量ＳＴによる補正を加えるようにして目標温感Ｓ
′を設定してもよい。

また、目標温感Ｓ′は、室内温度、皮膚温度が安定した
後も始終一定値をとりつづける必要はなく、周期的ある
いは乱数的に変化させて温感にゆらぎを生しさせ快適性
を向上するようにしてもよい また、上記実施例は車両用空調装置に本発明を適用した
ものを説明したが、本発明は家庭用の空調装置にも適用
することができる。

で人体の温感の変化に追従して快適な送風量を供給する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は本発
明を通用した実施例の車両用空調装置の構成を示す模式
断面図、 第３図、第４図、第６図、第７図、第８図および第９図
は実施例の作動を説明するためのグラフ、第５図は実施
例の作動を示すフローチャートである。 １・・・車両２２・・・空調ユニット、３１・・・制御
装置２３６・・・赤外線皮膚温センサ。 代理人弁理士　　岡　部　　　隆 （ばか１名） 〔発明の効果〕 以上述べたように本発明によると、空調室内の人体の皮
膚温度に応して送風量を決定しているの第１区 第３図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　室内へ温調空気を送風する送風機と、 室内におけるヒトの皮膚温度を検出する検出手段を具備
   する空調装置において、 前記検出手段により検出された皮膚温度と、快適な目標
   温感を達成する目標となる皮膚温度とに基づいて送風量
   を決定し、 前記送風機をこの決定された送風量にて作動させる制御
   手段 を備えることを特徴とする空調制御装置。