JPH05231693A - Ｈｖａｃシステムの適応制御のための装置および方法 - Google Patents
Ｈｖａｃシステムの適応制御のための装置および方法Info
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- JPH05231693A JPH05231693A JP4261768A JP26176892A JPH05231693A JP H05231693 A JPH05231693 A JP H05231693A JP 4261768 A JP4261768 A JP 4261768A JP 26176892 A JP26176892 A JP 26176892A JP H05231693 A JPH05231693 A JP H05231693A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 密閉領域内の環境条件を調整するＨＶＡＣシ
ステムの適用制御を行うシステムを提供する。 【構成】 閉領域内（１２）の選択された環境変数を測
定し（６２〜６８）、選択された環境変数値の関数であ
る快適指数値と、占有者の温度感覚評価点を予測する複
数のパラメータとを計算する（７１）。占有者から実際
の温度感覚評価点を受取り、予測された温度感覚評価点
を実際の温度感覚評価点と比較して（５２）、この予測
された温度感覚評価点と実際の温度感覚評価点との間の
差を決定する。複数のパラメータにおける少なくとも１
つのパラメータ値を評価して、予測された温度感覚評価
点と実際の温度感覚評価点との間の差を低減し、次いで
必要あるいは要求に応じて、少なくとも１つのパラメー
タ値を変更するパラメータ評価プロセスを使用する。
ステムの適用制御を行うシステムを提供する。 【構成】 閉領域内（１２）の選択された環境変数を測
定し（６２〜６８）、選択された環境変数値の関数であ
る快適指数値と、占有者の温度感覚評価点を予測する複
数のパラメータとを計算する（７１）。占有者から実際
の温度感覚評価点を受取り、予測された温度感覚評価点
を実際の温度感覚評価点と比較して（５２）、この予測
された温度感覚評価点と実際の温度感覚評価点との間の
差を決定する。複数のパラメータにおける少なくとも１
つのパラメータ値を評価して、予測された温度感覚評価
点と実際の温度感覚評価点との間の差を低減し、次いで
必要あるいは要求に応じて、少なくとも１つのパラメー
タ値を変更するパラメータ評価プロセスを使用する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＨＶＡＣ（暖房、通気
および空気調和）システムの制御の分野に関する。特
に、本発明は、システムが部屋の占有者により与えられ
る環境に関する入力に応答してその制御挙動を変化させ
るＨＶＡＣシステムの適応制御を行う方法および装置に
関する。本文に用いられる如き用語「ＨＶＡＣ」システ
ムとは、暖房、通気および（または）空気調和の諸機能
の組合わせを実施する環境制御システムを意味する。
および空気調和）システムの制御の分野に関する。特
に、本発明は、システムが部屋の占有者により与えられ
る環境に関する入力に応答してその制御挙動を変化させ
るＨＶＡＣシステムの適応制御を行う方法および装置に
関する。本文に用いられる如き用語「ＨＶＡＣ」システ
ムとは、暖房、通気および（または）空気調和の諸機能
の組合わせを実施する環境制御システムを意味する。
【０００２】
【従来の技術】ＨＶＡＣシステムの機能上の目標は、部
屋の住人を快適にすることにある。この目標を達成する
ため、ＨＶＡＣシステムのコントローラは、部屋の住人
が温度的に快適にである感じるように、ＨＶＡＣシステ
ムを調整すべきである。温度的な快適とは、温度環境に
より満足が表わされる心の状態としてＡＳＨＲＡＥによ
り定義される（住居のための環境条件「Ｅｎｖｉｒｏｎ
ｍｅｎｔａｌ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｆｏｒ Ｈｕｍ
ａｎ Ｏｃｃｕｐａｎｃｙ」（ＡＮＳＩ／ＡＳＨＲＡＥ
規格５５／１９８１）参照）。明らかに、温度の快適
は、どのように感じるかを住人に直接たずねることによ
り測定することができる。しかし、温度の快適はまた、
これが温度的環境の測定可能な量に対する依存性の故
に、主観的に評価することもできる。温度の快適は、主
として体全体の温度的な感覚依存し、これは平衡状態に
おいては下記の６つの変数の関数である。即ち、気温、
湿度、風の速度、着物の被覆性、人体の熱生成度および
平均輻射温度である。平均輻射温度は、ＡＳＨＲＡＥに
より住人が同じ量の輻射熱を実際の環境における如き交
換する輻射的に黒い筺体の均一温度として定義される
（住居のための環境条件「Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ
Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｆｏｒ Ｈｕｍａｎ Ｏｃｃ
ｕｐａｎｓｙ」（ＡＮＳＩ／ＡＳＨＲＡＥ規格５５／１
９８１参照））。
屋の住人を快適にすることにある。この目標を達成する
ため、ＨＶＡＣシステムのコントローラは、部屋の住人
が温度的に快適にである感じるように、ＨＶＡＣシステ
ムを調整すべきである。温度的な快適とは、温度環境に
より満足が表わされる心の状態としてＡＳＨＲＡＥによ
り定義される（住居のための環境条件「Ｅｎｖｉｒｏｎ
ｍｅｎｔａｌ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｆｏｒ Ｈｕｍ
ａｎ Ｏｃｃｕｐａｎｃｙ」（ＡＮＳＩ／ＡＳＨＲＡＥ
規格５５／１９８１）参照）。明らかに、温度の快適
は、どのように感じるかを住人に直接たずねることによ
り測定することができる。しかし、温度の快適はまた、
これが温度的環境の測定可能な量に対する依存性の故
に、主観的に評価することもできる。温度の快適は、主
として体全体の温度的な感覚依存し、これは平衡状態に
おいては下記の６つの変数の関数である。即ち、気温、
湿度、風の速度、着物の被覆性、人体の熱生成度および
平均輻射温度である。平均輻射温度は、ＡＳＨＲＡＥに
より住人が同じ量の輻射熱を実際の環境における如き交
換する輻射的に黒い筺体の均一温度として定義される
（住居のための環境条件「Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ
Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｆｏｒ Ｈｕｍａｎ Ｏｃｃ
ｕｐａｎｓｙ」（ＡＮＳＩ／ＡＳＨＲＡＥ規格５５／１
９８１参照））。
【０００３】多くのＨＶＡＣシステムは、温度環境を制
御するため気温調整器を使用し、住人が不快である時常
に部屋の住人が設定点（例えば、気温）を調整すること
を必要とする。しかし、ＨＶＡＣシステムのサーモスタ
ット制御は、温度の快適に影響を及ぼす変数の１つを勘
案するに過ぎない。このシステムは、ユーザの監視的役
割に大きく依存しなければならない。他の５つの変数の
どれかが著しく変化する時は常に、部屋の住人は不快を
経験し、環境内の変化を補償する気温の新しい設定点を
決定しなければならない。その結果、部屋の住人が温度
的な制御下で不快な条件を経験することがあるため、気
温調整器は温度の快適の制御の目標を達成することがな
い。更に、気温の調整制御は、一部の部屋の住人が環境
における変化を補償するため制御を有効に利用できない
という変換問題から免れない。例えば、気温調整器によ
り制御されるＨＶＡＣシステムにおける設定点の気温を
変化させる時、理想的には、適正な環境変数が快適性が
結果として増すよう変更されるように、ユーザは自分自
身の温度の快適を評価して気温の設定点を調整しなけれ
ばならない。大部分の部屋の住人が実際にこのようにす
ることは疑問である。更にまた、変化する気温の基準
と、この変化が温度の快適に影響する残る５つの変数に
及ぼす効果との間の解釈は、大半の部屋の住人にとって
困難である。
御するため気温調整器を使用し、住人が不快である時常
に部屋の住人が設定点（例えば、気温）を調整すること
を必要とする。しかし、ＨＶＡＣシステムのサーモスタ
ット制御は、温度の快適に影響を及ぼす変数の１つを勘
案するに過ぎない。このシステムは、ユーザの監視的役
割に大きく依存しなければならない。他の５つの変数の
どれかが著しく変化する時は常に、部屋の住人は不快を
経験し、環境内の変化を補償する気温の新しい設定点を
決定しなければならない。その結果、部屋の住人が温度
的な制御下で不快な条件を経験することがあるため、気
温調整器は温度の快適の制御の目標を達成することがな
い。更に、気温の調整制御は、一部の部屋の住人が環境
における変化を補償するため制御を有効に利用できない
という変換問題から免れない。例えば、気温調整器によ
り制御されるＨＶＡＣシステムにおける設定点の気温を
変化させる時、理想的には、適正な環境変数が快適性が
結果として増すよう変更されるように、ユーザは自分自
身の温度の快適を評価して気温の設定点を調整しなけれ
ばならない。大部分の部屋の住人が実際にこのようにす
ることは疑問である。更にまた、変化する気温の基準
と、この変化が温度の快適に影響する残る５つの変数に
及ぼす効果との間の解釈は、大半の部屋の住人にとって
困難である。
【０００４】最近、温度の快適のやや多くの知識を利用
するＨＶＡＣシステム用のコントローラが開発されてい
る。これらのコントローラは、制御出力として気温では
なく快適指数の使用を含む。快適指数は、温度、湿度あ
るいは風速の如き１つ以上の環境変数に基く部屋の住人
の環境の温度感覚の比率を予測するため使用される。快
適指数は、特定の温度の快適レベルと対応する予測され
た温度感覚の比率を計算するため使用される。このよう
な快適指数調整器の一例は、制御出力として有効温度
（ＥＴ）を使用するＨＶＡＣシステムである。有効温度
は、住人が実際の環境におけると同じ快適、生理的緊張
および熱交換を経験する５０％の相対湿度における輻射
的黒の筺体の均一温度として定義される。ＥＴに基く快
適指数調整器については、Ｈ．イタシキ著、住宅加熱ポ
ンプの温度快適制御「Ｔｈｅｒｍａｌ Ｃｏｍｆｏｒｔ
Ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ Ｒｅｓｉｄｅｎｔｉａｌ
Ｈｅａｔ Ｐｕｍｐ」（ＩＩＦ−ＩＩＲ Ｃｏｍｍｉｓ
ｓｉｏｎｓ，ＰｕｒｄｕｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ、１９
８８年）に記載されている。快適指数を使用するＨＶＡ
Ｃシステムの別の事例は、制御出力として予測平均票
（ｐｒｅｄｉｃｔｅｄｍｅａｎ ｖｏｔｅ：ＰＭＶ）を
用いるシステムである。予測平均票（ＰＭＶ）は、気
温、平均輻射温度、湿度、風速、着物の被覆度、および
人体の熱生成度が知られる時、大きな集団の平均温度感
覚比率を予測する快適指数である。例えば、Ｊ．Ｗ．マ
クアーサー著、湿度および予測平均票に基づく快適制御
「Ｈｕｍｉｄｉｔｙ ａｎｄ Ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ−Ｍ
ｅａｎ−Ｖｏｔｅ−Ｂａｓｅｄ（ＰＭＶ−Ｂａｓｅｄ）
Ｃｏｍｆｏｒｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ」（ＡＳＨＲＡＥト
ランザクション、第９２巻、第１Ｂ号、５〜１７頁、１
９８６年）、およびＤ．Ｇ．シーチェル著、熱乾燥気候
における住居のＰＭＶに基づく制御の発展「Ｔｈｅ Ｄ
ｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ＰＭＶ−Ｂａｓｅｄ Ｃ
ｏｎｔｒｏｌｆｏｒ ａ Ｒｅｓｉｄｅｎｃｅ ｉｎ
ａ Ｈｏｔ Ａｒｉｄ Ｃｌｉｍａｔｅ」（ＡＳＨＲＡ
Ｅ トランザクション、第９７巻、第２部）を参照され
たい。予測平均票は、「平均的な」住人の温度感覚を双
極性の心理的−物理的な評価尺度に基いて示す。
するＨＶＡＣシステム用のコントローラが開発されてい
る。これらのコントローラは、制御出力として気温では
なく快適指数の使用を含む。快適指数は、温度、湿度あ
るいは風速の如き１つ以上の環境変数に基く部屋の住人
の環境の温度感覚の比率を予測するため使用される。快
適指数は、特定の温度の快適レベルと対応する予測され
た温度感覚の比率を計算するため使用される。このよう
な快適指数調整器の一例は、制御出力として有効温度
（ＥＴ）を使用するＨＶＡＣシステムである。有効温度
は、住人が実際の環境におけると同じ快適、生理的緊張
および熱交換を経験する５０％の相対湿度における輻射
的黒の筺体の均一温度として定義される。ＥＴに基く快
適指数調整器については、Ｈ．イタシキ著、住宅加熱ポ
ンプの温度快適制御「Ｔｈｅｒｍａｌ Ｃｏｍｆｏｒｔ
Ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ Ｒｅｓｉｄｅｎｔｉａｌ
Ｈｅａｔ Ｐｕｍｐ」（ＩＩＦ−ＩＩＲ Ｃｏｍｍｉｓ
ｓｉｏｎｓ，ＰｕｒｄｕｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ、１９
８８年）に記載されている。快適指数を使用するＨＶＡ
Ｃシステムの別の事例は、制御出力として予測平均票
（ｐｒｅｄｉｃｔｅｄｍｅａｎ ｖｏｔｅ：ＰＭＶ）を
用いるシステムである。予測平均票（ＰＭＶ）は、気
温、平均輻射温度、湿度、風速、着物の被覆度、および
人体の熱生成度が知られる時、大きな集団の平均温度感
覚比率を予測する快適指数である。例えば、Ｊ．Ｗ．マ
クアーサー著、湿度および予測平均票に基づく快適制御
「Ｈｕｍｉｄｉｔｙ ａｎｄ Ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ−Ｍ
ｅａｎ−Ｖｏｔｅ−Ｂａｓｅｄ（ＰＭＶ−Ｂａｓｅｄ）
Ｃｏｍｆｏｒｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ」（ＡＳＨＲＡＥト
ランザクション、第９２巻、第１Ｂ号、５〜１７頁、１
９８６年）、およびＤ．Ｇ．シーチェル著、熱乾燥気候
における住居のＰＭＶに基づく制御の発展「Ｔｈｅ Ｄ
ｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ＰＭＶ−Ｂａｓｅｄ Ｃ
ｏｎｔｒｏｌｆｏｒ ａ Ｒｅｓｉｄｅｎｃｅ ｉｎ
ａ Ｈｏｔ Ａｒｉｄ Ｃｌｉｍａｔｅ」（ＡＳＨＲＡ
Ｅ トランザクション、第９７巻、第２部）を参照され
たい。予測平均票は、「平均的な」住人の温度感覚を双
極性の心理的−物理的な評価尺度に基いて示す。
【０００５】制御された出力として快適指数を使用する
ＨＶＡＣシステムのコントローラは、気温調整のみに基
くコントローラよりも部屋の住人を温度的に快適にさせ
ることができるが、快適指数調整器のコントローラの性
能は重要な４つの要因により制限される。制御のための
温度指数を使用することの第１の制限は、これらが「平
均的な」住人の温度感覚の評価点を予測することであ
る。ＥＴおよびＰＭＶの如き指数のパラメータは、大き
な集団の統計的平均に適合する。しかし、人は同じでな
いことは良く知られている。一人の住人の温度感覚評価
点を予測する快適指数のパラメータ値は、別の部屋の住
人の温度感覚評価点を予測するパラメータ値とは異なる
ことになる。例えば、ある条件下では、女性は男性より
も温度の変化に対して２倍敏感である（Ｐ．Ｅ．マクナ
ル，ジュニア．等、３レベルの活動の温度快適（温度中
立）条件「Ｔｈｅｒｍａｌ Ｃｏｍｆｏｒｔ （Ｔｈｅ
ｒｍａｌｌｙ Ｎｅｕｔｒａｌ） Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ
ｓ ｆｏｒ Ｔｈｒｅｅ Ｌｅｖｅｌｓ ｏｆ Ａｃｔ
ｉｖｉｔｙ」（ＡＳＨＲＡＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ
ｓ、第７３巻、Ｉ．３．１〜Ｉ．３．１４、１９６７
年）参照）。従来技術の快適指数コントローラでは、
「平均値」に適合しない住人に対応する機構は提供され
ない。従来技術の快適指数調整手段のこのような制約
は、ＨＶＡＣシステム用のこれらのコントローラが「適
応」しないこと、即ち、異なる部屋の住人の要求にその
制御応答を調整し得ないことを意味する。本開示におい
て、用語「適応し得る」とは、必要あるいは要求に応じ
て、異なる住人の必要あるいは要求に見合うその制御能
力を修正できる制御システムを意味する。
ＨＶＡＣシステムのコントローラは、気温調整のみに基
くコントローラよりも部屋の住人を温度的に快適にさせ
ることができるが、快適指数調整器のコントローラの性
能は重要な４つの要因により制限される。制御のための
温度指数を使用することの第１の制限は、これらが「平
均的な」住人の温度感覚の評価点を予測することであ
る。ＥＴおよびＰＭＶの如き指数のパラメータは、大き
な集団の統計的平均に適合する。しかし、人は同じでな
いことは良く知られている。一人の住人の温度感覚評価
点を予測する快適指数のパラメータ値は、別の部屋の住
人の温度感覚評価点を予測するパラメータ値とは異なる
ことになる。例えば、ある条件下では、女性は男性より
も温度の変化に対して２倍敏感である（Ｐ．Ｅ．マクナ
ル，ジュニア．等、３レベルの活動の温度快適（温度中
立）条件「Ｔｈｅｒｍａｌ Ｃｏｍｆｏｒｔ （Ｔｈｅ
ｒｍａｌｌｙ Ｎｅｕｔｒａｌ） Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ
ｓ ｆｏｒ Ｔｈｒｅｅ Ｌｅｖｅｌｓ ｏｆ Ａｃｔ
ｉｖｉｔｙ」（ＡＳＨＲＡＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ
ｓ、第７３巻、Ｉ．３．１〜Ｉ．３．１４、１９６７
年）参照）。従来技術の快適指数コントローラでは、
「平均値」に適合しない住人に対応する機構は提供され
ない。従来技術の快適指数調整手段のこのような制約
は、ＨＶＡＣシステム用のこれらのコントローラが「適
応」しないこと、即ち、異なる部屋の住人の要求にその
制御応答を調整し得ないことを意味する。本開示におい
て、用語「適応し得る」とは、必要あるいは要求に応じ
て、異なる住人の必要あるいは要求に見合うその制御能
力を修正できる制御システムを意味する。
【０００６】従来技術の快適指数調整器の第２の制約
は、一般に、ＰＭＶまたはＥＴの如き快適指数が温度感
覚に影響を及ぼす変数の示唆的な関数であることであ
る。示唆的な関数は、従属する変数および１つ以上の独
立的変数が式の反対側に分れない式により定義されるも
のである。従って、これらの指数値は、反復して計算さ
れねばならず、即ち、この関数に対する解を見出すため
に要する演算が反復され、このサイクルの繰返し毎に所
定の結果を更に厳密に近似する結果を生じる。これは、
特に反復的な解が一義的であるならば、リアルタイム制
御システムに対しては問題となる。反復解を計算するこ
とは、時間を比較的費やす計算集約的な手順であり得
る。設計手順が一般に明確な入出力関係に依存するた
め、反復的解のみの存在もまたかかる指数に基く制御シ
ステムの設計を困難にする。
は、一般に、ＰＭＶまたはＥＴの如き快適指数が温度感
覚に影響を及ぼす変数の示唆的な関数であることであ
る。示唆的な関数は、従属する変数および１つ以上の独
立的変数が式の反対側に分れない式により定義されるも
のである。従って、これらの指数値は、反復して計算さ
れねばならず、即ち、この関数に対する解を見出すため
に要する演算が反復され、このサイクルの繰返し毎に所
定の結果を更に厳密に近似する結果を生じる。これは、
特に反復的な解が一義的であるならば、リアルタイム制
御システムに対しては問題となる。反復解を計算するこ
とは、時間を比較的費やす計算集約的な手順であり得
る。設計手順が一般に明確な入出力関係に依存するた
め、反復的解のみの存在もまたかかる指数に基く制御シ
ステムの設計を困難にする。
【０００７】従来技術の快適指数調整器の第３の制約
は、温度の快適の正確な評価を計算するために着物の被
覆度および人体の熱生成率のパラメータ値を正確に知ら
ねばならないことである。実際の配慮として、これらの
パラメータを測定することは、ある条件下では不可能で
なければ一般に不便である。
は、温度の快適の正確な評価を計算するために着物の被
覆度および人体の熱生成率のパラメータ値を正確に知ら
ねばならないことである。実際の配慮として、これらの
パラメータを測定することは、ある条件下では不可能で
なければ一般に不便である。
【０００８】従来技術の快適指数調整器の第４の制約
は、精度を確保するために、気温、平均輻射温度、湿度
および風速の如き環境変数の測定が住人に接して行われ
ねばならないことである。
は、精度を確保するために、気温、平均輻射温度、湿度
および風速の如き環境変数の測定が住人に接して行われ
ねばならないことである。
【０００９】従って、本発明の目的は、環境変数の非線
形的挙動を表わす明瞭な線形パラメータ化関数であり、
かつセンサの場所とは比較的独立的である快適指数を提
供することにある。
形的挙動を表わす明瞭な線形パラメータ化関数であり、
かつセンサの場所とは比較的独立的である快適指数を提
供することにある。
【００１０】本発明の別の目的は、制御出力として快適
指数を使用して適応し得る制御を提供するＨＶＡＣシス
テムのためのコントローラおよびこのコントローラを動
作させる方法の提供にある。
指数を使用して適応し得る制御を提供するＨＶＡＣシス
テムのためのコントローラおよびこのコントローラを動
作させる方法の提供にある。
【００１１】本発明の更に別の目的は、コントローラが
特定の部屋の住人を温度的に快適にさせる環境条件を学
習するように、ＨＶＡＣシステム用コントローラおよび
このコントローラを動作させる方法の提供にある。
特定の部屋の住人を温度的に快適にさせる環境条件を学
習するように、ＨＶＡＣシステム用コントローラおよび
このコントローラを動作させる方法の提供にある。
【００１２】本発明の他の目的は、制御出力として快適
指数を用い、部屋の住人により提供される温度感覚評価
点に従って快適指数のパラメータ値を変化させることに
より適応可能であるＨＶＡＣシステム用のコントローラ
およびこのコントローラを動作させる方法の提供にあ
る。
指数を用い、部屋の住人により提供される温度感覚評価
点に従って快適指数のパラメータ値を変化させることに
より適応可能であるＨＶＡＣシステム用のコントローラ
およびこのコントローラを動作させる方法の提供にあ
る。
【００１３】本発明の更に他の目的は、制御出力として
快適指数を用い、部屋の住人の温度感覚評価点を予測
し、部屋の住人により提供される実際の温度感覚評価点
に対して快適指数のパラメータ値をリアルタイムに変化
させるＨＶＡＣシステム用コントローラおよびこのコン
トローラを動作させる方法の提供にある。
快適指数を用い、部屋の住人の温度感覚評価点を予測
し、部屋の住人により提供される実際の温度感覚評価点
に対して快適指数のパラメータ値をリアルタイムに変化
させるＨＶＡＣシステム用コントローラおよびこのコン
トローラを動作させる方法の提供にある。
【００１４】本発明の更に他の目的は、部屋の住人によ
り提供される温度感覚評価点に応答して、特定の部屋の
住人に対して中立的な温度感覚を提供する環境条件を学
習するＨＶＡＣシステム用のコントローラおよびこのコ
ントローラを動作させる方法の提供にある。
り提供される温度感覚評価点に応答して、特定の部屋の
住人に対して中立的な温度感覚を提供する環境条件を学
習するＨＶＡＣシステム用のコントローラおよびこのコ
ントローラを動作させる方法の提供にある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の上記および他の
目的および利点は、密閉領域内の環境条件を調整するＨ
ＶＡＣシステムの適応制御を提供するシステムにおいて
達成される。望ましい実施態様においては、本発明の装
置および方法は、密閉領域内の選択された環境変数を測
定し、選択された環境変数の値の関数である快適指数の
値、および住人の温度感覚評価点を予測する複数のパラ
メータを計算する。このシステムは、住人から実際の温
度感覚評価点を受取り、望ましい実施態様においては、
予測された温度感覚評価点を実際の温度感覚評価点と比
較して、予測された温度感覚評価点と実際の温度感覚評
価点間の差を決定する。このシステムは、望ましい実施
態様において、パラメータ評価プロセスを使用して、複
数のパラメータにおける少なくとも１つのパラメータの
値を評価して、予測された温度感覚評価点と実際の温度
感覚評価点間の差を低減し、必要あるいは要求に応じ
て、少なくとも１つのパラメータの値を変更する。一実
施態様では、このシステムは、部屋の住人により提供さ
れる温度感覚評価点が中立的な温度感覚と実質的に等し
くなるまで、これらステップを反復する。住人は、自分
が欲するか、あるいは固定されあるいは変化する間隔で
システムが住人を促す時に常に実際の温度感覚評価点を
提供することができる。中立的な温度感覚評価点を結果
として生じる環境条件の取得の後実際の温度感覚評価点
を提供することは、制御システムに対するある形態の正
帰還を提供する。望ましい実施態様においては、快適指
数は環境変数の非線形的挙動を呈する明瞭な線形的にパ
ラメータ化された関数である。望ましい実施態様におい
ては、本発明で用いられる快適指数Ｖ＾は、予測平均票
を得るため用いられた方法論と似た方法論を用いて得ら
れる。
目的および利点は、密閉領域内の環境条件を調整するＨ
ＶＡＣシステムの適応制御を提供するシステムにおいて
達成される。望ましい実施態様においては、本発明の装
置および方法は、密閉領域内の選択された環境変数を測
定し、選択された環境変数の値の関数である快適指数の
値、および住人の温度感覚評価点を予測する複数のパラ
メータを計算する。このシステムは、住人から実際の温
度感覚評価点を受取り、望ましい実施態様においては、
予測された温度感覚評価点を実際の温度感覚評価点と比
較して、予測された温度感覚評価点と実際の温度感覚評
価点間の差を決定する。このシステムは、望ましい実施
態様において、パラメータ評価プロセスを使用して、複
数のパラメータにおける少なくとも１つのパラメータの
値を評価して、予測された温度感覚評価点と実際の温度
感覚評価点間の差を低減し、必要あるいは要求に応じ
て、少なくとも１つのパラメータの値を変更する。一実
施態様では、このシステムは、部屋の住人により提供さ
れる温度感覚評価点が中立的な温度感覚と実質的に等し
くなるまで、これらステップを反復する。住人は、自分
が欲するか、あるいは固定されあるいは変化する間隔で
システムが住人を促す時に常に実際の温度感覚評価点を
提供することができる。中立的な温度感覚評価点を結果
として生じる環境条件の取得の後実際の温度感覚評価点
を提供することは、制御システムに対するある形態の正
帰還を提供する。望ましい実施態様においては、快適指
数は環境変数の非線形的挙動を呈する明瞭な線形的にパ
ラメータ化された関数である。望ましい実施態様におい
ては、本発明で用いられる快適指数Ｖ＾は、予測平均票
を得るため用いられた方法論と似た方法論を用いて得ら
れる。
【００１６】本発明の上記および他の目的、特徴および
利点については、添付図面に関して読めば以降の詳細な
記述および頭書の特許請求の範囲から更に容易に理解さ
れ明瞭になるであろう。
利点については、添付図面に関して読めば以降の詳細な
記述および頭書の特許請求の範囲から更に容易に理解さ
れ明瞭になるであろう。
【００１７】図面においては、類似の要素は同じ参照番
号が付されている。
号が付されている。
【００１８】
【実施例】本発明については、例示のみとして限定する
ことなく、次に特定の部屋の温度環境を制御するＨＶＡ
Ｃシステムの制御における使用に関して説明する。しか
し、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の
制御の方法およびこの方法を具現する装置は、ＨＶＡＣ
システムの適応制御が要求される、宇宙カプセル、宇宙
居住域および自動車における如き密閉空間において使用
することができる。
ことなく、次に特定の部屋の温度環境を制御するＨＶＡ
Ｃシステムの制御における使用に関して説明する。しか
し、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の
制御の方法およびこの方法を具現する装置は、ＨＶＡＣ
システムの適応制御が要求される、宇宙カプセル、宇宙
居住域および自動車における如き密閉空間において使用
することができる。
【００１９】まず、ＨＶＡＣシステム用の従来技術の快
適指数コントローラの一例を示す図１を参照する。図１
に示されるシステムの一例は、Ｄａｉｋｉｎ Ｉｎｄｕ
ｓｔｒｉｅｓ社製のＨＶＡＣシステムのモデルＦＴＸＹ
２５５ＦＳＦに見出すことができる。
適指数コントローラの一例を示す図１を参照する。図１
に示されるシステムの一例は、Ｄａｉｋｉｎ Ｉｎｄｕ
ｓｔｒｉｅｓ社製のＨＶＡＣシステムのモデルＦＴＸＹ
２５５ＦＳＦに見出すことができる。
【００２０】図１において、このシステムは、部屋１２
に対して熱を取除くか付加するように機能するＨＶＡＣ
システム１０を含む。ＨＶＡＣシステム１０は、空気ダ
クト１６を介してＨＶＡＣシステム１０と結合される空
気出口１４から出てくる空気を加温しあるいは冷却する
ことにより、部屋１２に熱を加えあるいは除去する。Ｈ
ＶＡＣシステム１０が部屋１２に熱を加えあるいは除去
する速度を制御するコントローラ１８が設けられる。ブ
ロック２０により示される、気温、湿度、壁部温度およ
び風速の如き温度の快適に影響を及ぼす部屋の変数を測
定する環境可変測定センサが設けられる。センサ２０か
らの信号は、結線２２を介してコントローラ１８へ送ら
れる。コントローラ１８は、結線２３を介して送られる
信号によりＨＶＡＣシステム１０を制御する。当業者
は、ＨＶＡＣシステム１０、空気出口１４およびコント
ローラ１８が個々の構成要素として示されるが、これら
は部屋１２内に全体的に配置することができる単一ユニ
ットにパッケージできることを理解しよう。
に対して熱を取除くか付加するように機能するＨＶＡＣ
システム１０を含む。ＨＶＡＣシステム１０は、空気ダ
クト１６を介してＨＶＡＣシステム１０と結合される空
気出口１４から出てくる空気を加温しあるいは冷却する
ことにより、部屋１２に熱を加えあるいは除去する。Ｈ
ＶＡＣシステム１０が部屋１２に熱を加えあるいは除去
する速度を制御するコントローラ１８が設けられる。ブ
ロック２０により示される、気温、湿度、壁部温度およ
び風速の如き温度の快適に影響を及ぼす部屋の変数を測
定する環境可変測定センサが設けられる。センサ２０か
らの信号は、結線２２を介してコントローラ１８へ送ら
れる。コントローラ１８は、結線２３を介して送られる
信号によりＨＶＡＣシステム１０を制御する。当業者
は、ＨＶＡＣシステム１０、空気出口１４およびコント
ローラ１８が個々の構成要素として示されるが、これら
は部屋１２内に全体的に配置することができる単一ユニ
ットにパッケージできることを理解しよう。
【００２１】コントローラ１８は、ＰＭＶまたはＥＴの
如き快適指数に基いて温度感覚モデルに従って動作す
る。環境変数の測定により供給されるデータに基いて、
コントローラ１８はどんな住人の反応が快適指数に対す
る値の計算により測定変数となるかを予測する。コント
ローラ１８は、ＨＶＡＣシステム１０を制御して、予測
される住人の反応に応答して部屋１２に熱を加えあるい
は熱を除去する。
如き快適指数に基いて温度感覚モデルに従って動作す
る。環境変数の測定により供給されるデータに基いて、
コントローラ１８はどんな住人の反応が快適指数に対す
る値の計算により測定変数となるかを予測する。コント
ローラ１８は、ＨＶＡＣシステム１０を制御して、予測
される住人の反応に応答して部屋１２に熱を加えあるい
は熱を除去する。
【００２２】部屋の住人がコントローラ１８により行わ
れつつある制御で不快であるならば、部屋の住人は、コ
ントローラ１８により使用される快適指数するパラメー
タ値を調整することができない。大半の部屋の住人がで
きることは、コントローラ１８の設定点（気温のセッテ
ィング）について監視的な制御を行うことである。
れつつある制御で不快であるならば、部屋の住人は、コ
ントローラ１８により使用される快適指数するパラメー
タ値を調整することができない。大半の部屋の住人がで
きることは、コントローラ１８の設定点（気温のセッテ
ィング）について監視的な制御を行うことである。
【００２３】従来技術の快適指数調整器の制御に必要な
ステップのシーケンスは下記の如くである。住人（ブロ
ック２４により示される）は、住人が自分の温度の快適
レベルを評価する認識ステップ（ブロック２６により示
される）を実施する。この快適レベルは、住人の温度感
覚である。認識された温度感覚に基いて、温度の快適を
達成するため住人はコントローラ１８の設定点をどのよ
うに操作するかの判定を行う（ブロック２８）。住人の
判定は、サーモスタット３０の気温設定を通常意味する
コントローラ１８の設定点の調整により行われる。この
新しい設定点は、結線３２を介してコントローラ１８へ
送られる。図１に示されるシステムにおいては、ユーザ
は所要の快適レベルとコントローラ１８の設定点との間
の解釈を行わねばならない。即ち、住人は、気温の変化
がどのように自分の温度の快適に影響を及ぼすかを予測
できねばならない。しかし、住人は単に気温を調整でき
るのみであり、住人が温度の快適に影響を及ぼす残りの
環境変数を制御できないため、温度の快適が結果として
増えることも増えないこともある。
ステップのシーケンスは下記の如くである。住人（ブロ
ック２４により示される）は、住人が自分の温度の快適
レベルを評価する認識ステップ（ブロック２６により示
される）を実施する。この快適レベルは、住人の温度感
覚である。認識された温度感覚に基いて、温度の快適を
達成するため住人はコントローラ１８の設定点をどのよ
うに操作するかの判定を行う（ブロック２８）。住人の
判定は、サーモスタット３０の気温設定を通常意味する
コントローラ１８の設定点の調整により行われる。この
新しい設定点は、結線３２を介してコントローラ１８へ
送られる。図１に示されるシステムにおいては、ユーザ
は所要の快適レベルとコントローラ１８の設定点との間
の解釈を行わねばならない。即ち、住人は、気温の変化
がどのように自分の温度の快適に影響を及ぼすかを予測
できねばならない。しかし、住人は単に気温を調整でき
るのみであり、住人が温度の快適に影響を及ぼす残りの
環境変数を制御できないため、温度の快適が結果として
増えることも増えないこともある。
【００２４】本発明は、温度の快適に影響を及ぼす環境
変数の非線形挙動を表わす明瞭な線形パラメータ化され
た関数として表わすことができる新しい快適指数を使用
するため、これらの制限を克服する。新しい快適指数の
機械的な簡単さは、そのパラメータの迅速かつ有効な調
整を許容する。新しい快適指数のパラメータは、部屋の
住人の認識された温度感覚を更に正確に予測するように
調整することができる。本発明において使用される快適
指数の誘導について次に説明する。この誘導は、ＰＭＶ
快適指数の取得のため使用される分析および方法と似て
いる。しかし、使用される熱移動のモデルに関する著し
い変化および制御システムの使用に関する仮定、および
部屋の住人の挙動が行われ、これは誘導の説明において
指摘されよう。
変数の非線形挙動を表わす明瞭な線形パラメータ化され
た関数として表わすことができる新しい快適指数を使用
するため、これらの制限を克服する。新しい快適指数の
機械的な簡単さは、そのパラメータの迅速かつ有効な調
整を許容する。新しい快適指数のパラメータは、部屋の
住人の認識された温度感覚を更に正確に予測するように
調整することができる。本発明において使用される快適
指数の誘導について次に説明する。この誘導は、ＰＭＶ
快適指数の取得のため使用される分析および方法と似て
いる。しかし、使用される熱移動のモデルに関する著し
い変化および制御システムの使用に関する仮定、および
部屋の住人の挙動が行われ、これは誘導の説明において
指摘されよう。
【００２５】更に、本発明の望ましい実施態様がＰＭＶ
分析に基く快適指数を使用するが、本発明はこれに限定
されるものではない。本発明の方法および装置は、制御
出力として他の快適指数を使用するＨＶＡＣシステム用
の他のコントローラに対しても使用することができる。
分析に基く快適指数を使用するが、本発明はこれに限定
されるものではない。本発明の方法および装置は、制御
出力として他の快適指数を使用するＨＶＡＣシステム用
の他のコントローラに対しても使用することができる。
【００２６】次に、着物を着た人間４１と、部屋の住人
と部屋の環境間の熱交換のモデルとして使用される環境
４６との間の熱均衡（即ち、熱交換あるいは熱フロー）
の単一状態に纏めたパラメータ・モデルを示す図２を参
照する。部分４０は人体を表わす。部分４２は、人体を
覆う衣服を表わす。部分４４は、人間の呼吸系統と人間
を包囲する環境４６との間のインターフェースを表わ
す。Ｈは人体内部で生じる熱量を表わし、Ｅ1rは肺から
の気化熱損失量を表わし、Ｅdrは肺からの対流的熱損失
量を、Ｅswは発汗による熱損失量を、Ｅdiffは皮膚から
の水蒸気の拡散による熱損失量を、Ｋは衣服４２からの
熱損失量を、Ｃは衣服の外面４５からの対流的熱損失量
を、Ｒは衣服の外面４５からの輻射熱損失量を表わす。
と部屋の環境間の熱交換のモデルとして使用される環境
４６との間の熱均衡（即ち、熱交換あるいは熱フロー）
の単一状態に纏めたパラメータ・モデルを示す図２を参
照する。部分４０は人体を表わす。部分４２は、人体を
覆う衣服を表わす。部分４４は、人間の呼吸系統と人間
を包囲する環境４６との間のインターフェースを表わ
す。Ｈは人体内部で生じる熱量を表わし、Ｅ1rは肺から
の気化熱損失量を表わし、Ｅdrは肺からの対流的熱損失
量を、Ｅswは発汗による熱損失量を、Ｅdiffは皮膚から
の水蒸気の拡散による熱損失量を、Ｋは衣服４２からの
熱損失量を、Ｃは衣服の外面４５からの対流的熱損失量
を、Ｒは衣服の外面４５からの輻射熱損失量を表わす。
【００２７】本発明の快適指数は、衣服を着た人体と熱
的環境間の熱的均衡のこの単一状態の一括パラメータ・
モデルに基く。本発明の快適指数は、人体が周囲と熱的
に均衡状態にある安定状態の条件に対して最も有効であ
る。
的環境間の熱的均衡のこの単一状態の一括パラメータ・
モデルに基く。本発明の快適指数は、人体が周囲と熱的
に均衡状態にある安定状態の条件に対して最も有効であ
る。
【００２８】Ｖ＾として示される本発明の快適指数を生
じる第１のステップは、着物を着た人間の環境と単一状
態の一括パラメータ・モデル間の熱移動を記述する。熱
的均衡は、人体内部に生じる熱が人体から環境へ放散さ
れる熱に等しいことを示唆する。ＰＭＶの誘導における
如く、着衣の人体と図２に示される一括パラメータ・モ
デルを用いる環境間の熱均衡は下記の如く表わすことが
できる。即ち、
じる第１のステップは、着物を着た人間の環境と単一状
態の一括パラメータ・モデル間の熱移動を記述する。熱
的均衡は、人体内部に生じる熱が人体から環境へ放散さ
れる熱に等しいことを示唆する。ＰＭＶの誘導における
如く、着衣の人体と図２に示される一括パラメータ・モ
デルを用いる環境間の熱均衡は下記の如く表わすことが
できる。即ち、
【数５】（１）Ｈ＝Ｅsk＋Ｑres＋Ｋ （２）Ｋ＝Ｒ＋Ｃ 但し、Ｅskは単位面積当たりの皮膚からの気化熱損失量
であり、Ｑresは単位面積当たりの肺からの呼吸による
熱損失量である。
であり、Ｑresは単位面積当たりの肺からの呼吸による
熱損失量である。
【００２９】人体の熱生成量Ｈは、人体内の総エネルギ
生成率から行われる仕事率を引いたものに等しい。この
関係は、下記の如くに表わされる。即ち、
生成率から行われる仕事率を引いたものに等しい。この
関係は、下記の如くに表わされる。即ち、
【数６】（３）Ｈ＝Ｍ（１−η） 但し、Ｍは人体のエネルギ生成率、ηは人体の機械的効
率である。
率である。
【００３０】単位面積当たりの皮膚からの気化熱損失率
Ｅskは、皮膚による水蒸気の拡散による熱損失率と、発
汗による熱損失率Ｅswの和として表わされる。即ち、
Ｅskは、皮膚による水蒸気の拡散による熱損失率と、発
汗による熱損失率Ｅswの和として表わされる。即ち、
【数７】（４）Ｅsk＝Ｅdiff＋Ｅsw 皮膚からの水蒸気の拡散による熱損失率Ｅdiffは、下記
の如く表わされる。即ち、
の如く表わされる。即ち、
【数８】（５）Ｅdiff＝λｍ（ｐs（Ｔs）−ｐv） 但し、Ｔsは皮膚の温度、ｐvは空気中の部分水蒸気圧
力、λは水の気化熱、ｍは皮膚の蒸気パーミアンス係
数、ｐsは空気中の飽和水蒸気圧力である。
力、λは水の気化熱、ｍは皮膚の蒸気パーミアンス係
数、ｐsは空気中の飽和水蒸気圧力である。
【００３１】発汗による熱損失率Ｅswは後で論述する。
【００３２】呼吸による熱損失率Ｑresは下記の如く表
わされる。即ち、
わされる。即ち、
【数９】（６）Ｑres＝Ｅlr＋Ｅdr 肺からの気化熱損失率は下記の如く表わされる。即ち、
【数１０】（７）Ｅlr＝ｂλ（Ｗex−Ｗa） 但し、ｂは肺の通気率、Ｗexは呼気の湿度質量比、Ｗa
は吸気の湿度質量比である。
は吸気の湿度質量比である。
【００３３】肺からの対流熱損失率Ｅdrは、下記の如く
表わされる。即ち、
表わされる。即ち、
【数１１】（８）Ｅdr＝ｂｃp（Ｔex−Ｔa） 但し、ｃpは一定圧力における乾燥空気の比熱、Ｔexは
呼気の温度、Ｔaは吸気の温度である。
呼気の温度、Ｔaは吸気の温度である。
【００３４】ＰＭＶの誘導において、下記の仮定が熱均
衡式で用いられた。即ち、 （１）水蒸気は理想気体として挙動する （２）肺の通気率ｂは人体のエネルギ生成Ｍと比例し、
（３）人間の呼気の蒸気圧力は一定であり、（４）人間
の呼気の温度は一定である。
衡式で用いられた。即ち、 （１）水蒸気は理想気体として挙動する （２）肺の通気率ｂは人体のエネルギ生成Ｍと比例し、
（３）人間の呼気の蒸気圧力は一定であり、（４）人間
の呼気の温度は一定である。
【００３５】式７および８にこれらの仮定を用いると、
次の簡素化をもたらす結果となる。即ち、
次の簡素化をもたらす結果となる。即ち、
【数１２】（９）Ｅlr≒γβＭλ（ｐex−ｐv） 但し、γは蒸気圧を湿度質量比に関連させる比例定数
（上記仮定（１）から）、βはＭをｂに関連させる比例
定数、Ｐexは呼気の水蒸気圧力である。
（上記仮定（１）から）、βはＭをｂに関連させる比例
定数、Ｐexは呼気の水蒸気圧力である。
【００３６】
【数１３】 （10）Ｅdr＝βＭｃp≒βＭｃp（Ｔex−Ｔa） 衣服を介する熱損失率Ｋは、下記の如くに表わされる。
即ち、
即ち、
【数１４】（11）Ｋ＝（Ｔs−Ｔcl）／０．１５５Ｉc1 但し、Ｔclは衣服の外面温度、Ｉc1は衣服の遮断であ
る。
る。
【００３７】ＰＭＶの誘導において、部屋の住人の外表
面と環境間の輻射熱移動を説明するためステファン−ボ
ルツマン法を用いた。ステファン−ボルツマン法によれ
ば、２つの表面間の輻射熱移動は、表面の温度の４乗の
差に比例する。しかし、屋内型の室環境で見出される更
に制限される温度範囲では、温度の１乗における差と比
例する、着衣の人間と室の環境間の輻射熱移動のモデル
を用いて、依然として充分な精度を維持しながら、非常
な計算上の簡素化をもたらす結果となる。このモデルの
使用の結果、住人の着衣の外面と室環境間の線形的関係
を生じる。この線形的な輻射熱移動関係は、下記の如く
表わされる。即ち、（12）ｈrは線形輻射熱移動係数、
Ｔrは平均輻射温度である。
面と環境間の輻射熱移動を説明するためステファン−ボ
ルツマン法を用いた。ステファン−ボルツマン法によれ
ば、２つの表面間の輻射熱移動は、表面の温度の４乗の
差に比例する。しかし、屋内型の室環境で見出される更
に制限される温度範囲では、温度の１乗における差と比
例する、着衣の人間と室の環境間の輻射熱移動のモデル
を用いて、依然として充分な精度を維持しながら、非常
な計算上の簡素化をもたらす結果となる。このモデルの
使用の結果、住人の着衣の外面と室環境間の線形的関係
を生じる。この線形的な輻射熱移動関係は、下記の如く
表わされる。即ち、（12）ｈrは線形輻射熱移動係数、
Ｔrは平均輻射温度である。
【００３８】１９８９年ＡＳＨＲＡＥハンドブック、第
８章生理学上の原則，快適さおよび健康「Ｐｈｙｓｉｏ
ｌｏｇｉｃａｌ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，Ｃｏｍｆｏｒ
ｔ ａｎｄ Ｈｅａｌｔｈ」に記載の通り快適指数で勘
案されねばならない別の要因は、衣服からの対流熱損失
率Ｃである。対流熱損失率は下記の如く表わされる。即
ち、
８章生理学上の原則，快適さおよび健康「Ｐｈｙｓｉｏ
ｌｏｇｉｃａｌ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，Ｃｏｍｆｏｒ
ｔ ａｎｄ Ｈｅａｌｔｈ」に記載の通り快適指数で勘
案されねばならない別の要因は、衣服からの対流熱損失
率Ｃである。対流熱損失率は下記の如く表わされる。即
ち、
【数１５】（13）Ｃ＝ｆclｈc（Ｔcl−Ｔa） 但し、ｆclは裸の人体の面積に対する着衣の人体の面積
の比率、ｈcは衣服の外面と空気間の対流熱移動係数で
ある。
の比率、ｈcは衣服の外面と空気間の対流熱移動係数で
ある。
【００３９】ＰＭＶの誘導において、対流熱移動係数
は、自然即ち自由な対流熱移動係数および強制対流熱移
動係数の最大値としてモデル化された。このモデルが２
つの係数の最大値を決定することを必要としたため、対
流熱移動の１つの機構がこの熱移動係数を呈した。
は、自然即ち自由な対流熱移動係数および強制対流熱移
動係数の最大値としてモデル化された。このモデルが２
つの係数の最大値を決定することを必要としたため、対
流熱移動の１つの機構がこの熱移動係数を呈した。
【００４０】対照的に、部屋内の条件がしばしば両方の
機構が活動状態となる混合対流を結果として生じるた
め、自然対流熱移動と強制対流熱移動の機構の和である
対流熱移動係数のモデルを使用すると、依然として充分
な精度を維持しながら、非常な計算上の簡素化をもたら
す結果となることが結論された。対流熱移動係数は下記
の如く表わされる。即ち、
機構が活動状態となる混合対流を結果として生じるた
め、自然対流熱移動と強制対流熱移動の機構の和である
対流熱移動係数のモデルを使用すると、依然として充分
な精度を維持しながら、非常な計算上の簡素化をもたら
す結果となることが結論された。対流熱移動係数は下記
の如く表わされる。即ち、
【数１６】（14）ｈc＝ｈcn＋ｈcf 但し、ｈcnは自然対流熱移動係数、ｈcfは強制対流熱移
動係数である。
動係数である。
【００４１】更に、
【数１７】（15）ｈcn＝一定 （16）ｈcf＝κｖ0.67 但し、κは定数、ｖは風速である。
【００４２】Ｊ．コリンおよびＹ．ホーダス著、人体の
対流による熱交換係数の実験的決定「Ｅｘｐｅｒｉｍｅ
ｎｔａｌ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｏｅ
ｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ Ｈｅａｔ Ｅｘｃｈａｎｇｅ
ｂｙ Ｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎｏｆ Ｈｕｍａｎ Ｂｏ
ｄｙ」（応用生理学ジャーナル、第２２巻、３１〜３８
頁、１９６７年）に記載の通り皮膚表面および衣服の外
面における熱均衡（即ち、熱フロー）は、それぞれ下記
の如く表わされる。即ち、
対流による熱交換係数の実験的決定「Ｅｘｐｅｒｉｍｅ
ｎｔａｌ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｏｅ
ｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ Ｈｅａｔ Ｅｘｃｈａｎｇｅ
ｂｙ Ｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎｏｆ Ｈｕｍａｎ Ｂｏ
ｄｙ」（応用生理学ジャーナル、第２２巻、３１〜３８
頁、１９６７年）に記載の通り皮膚表面および衣服の外
面における熱均衡（即ち、熱フロー）は、それぞれ下記
の如く表わされる。即ち、
【数１８】（17）ＱB＝Ｈ−Ｅsk−Ｑres 但し、ＱBは人体の皮膚表面における熱均衡
【数１９】（18）ＱC＝Ｒ＋Ｃ 但し、ＱCは衣服の外面における熱均衡である。
【００４３】式１乃至１６から式１７乃至１８に代入す
ることにより、ＱBおよびＱCは下記の如く書き直すこと
ができる。即ち、
ることにより、ＱBおよびＱCは下記の如く書き直すこと
ができる。即ち、
【数２０】 （19）ＱB＝Ｍ（１−η）−λｍ（ｐs（Ｔs）−ｐv）− Ｅsk−γβＭλ（ｐex−ｐv）− βＭｃp（Ｔex−Ｔa） （20）ＱC＝ｈr（Ｔcl−Ｔr）＋ｆcl（ｈcn＋ｈcf）（Ｔcl−Ｔa） 一旦着衣の人体と環境間の熱均衡に対する式ＱBおよび
ＱCが決定されると、Ｖ＾の誘導における次のステップ
は、中立的な温度感覚に対する諸条件を決定することで
ある。皮膚温度値Ｔs、および中立的な温度感覚を結果
として生じる発汗率Ｅswの値が実験的に決定され（Ｐ．
Ｏ．ファンジャー著、温度快適さ；環境工学における分
析および応用「Ｔｈｅｒｍａｌ Ｃｏｍｆｏｒｔ：Ａｎ
ａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｉ
ｎ ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎ
ｇ」（マクドウヒル、１９７０年）参照）、下記の如く
表わされる。即ち、
ＱCが決定されると、Ｖ＾の誘導における次のステップ
は、中立的な温度感覚に対する諸条件を決定することで
ある。皮膚温度値Ｔs、および中立的な温度感覚を結果
として生じる発汗率Ｅswの値が実験的に決定され（Ｐ．
Ｏ．ファンジャー著、温度快適さ；環境工学における分
析および応用「Ｔｈｅｒｍａｌ Ｃｏｍｆｏｒｔ：Ａｎ
ａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｉ
ｎ ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎ
ｇ」（マクドウヒル、１９７０年）参照）、下記の如く
表わされる。即ち、
【数２１】（21）Ｔs￣＝３５．７−０．０２７５Ｈ 但し、Ｔs￣は中立的温度感覚と対応する皮膚温度であ
る。
る。
【００４４】
【数２２】（22）Ｅsw￣＝０．４２（Ｈ−５８．２） 但し、Ｅsw￣は、中立的な温度感覚と対応する発汗律で
ある。
ある。
【００４５】Ｔs￣をＴsに、またＥsw￣をＥswにＱBお
よびＱCの式に（式１９、２０）代入すると、中立的な
温度感覚と対応する、皮膚表面および衣服の外面におけ
る熱フロー（即ち、熱均衡）を生じる。中立的温度感覚
ＱBと対応する皮膚表面における熱フローは、下記の如
くに表わされる。即ち、
よびＱCの式に（式１９、２０）代入すると、中立的な
温度感覚と対応する、皮膚表面および衣服の外面におけ
る熱フロー（即ち、熱均衡）を生じる。中立的温度感覚
ＱBと対応する皮膚表面における熱フローは、下記の如
くに表わされる。即ち、
【数２３】 （23）ＱB￣＝Ｍ（１−η）−λｍ（ｐs（Ｔs￣）−ｐv）− Ｅsw￣−γβＭλ（ｐex−ｐv）− βｍｃp（Ｔex−Ｔa） ＰＭＶの誘導において、中立的温度感覚Ｔs￣と対応す
る皮膚温度、および中立的温度感覚Ｅsw￣と対応する発
汗率が、衣服の外面に課された。本発明においては、Ｑ
B￣を決定する時皮膚表面にＴs￣およびＥsw￣を課す。
この条件は、明瞭に熱均衡式から衣服温度の要因を排除
し、これによりＰＭＶにおける如きＴs￣およびＥsw￣
が衣服の外面に課される場合と比較して、式を簡素化す
る。中立的温度感覚ＱC￣と対応する衣服の外面におけ
る熱フローは下記の如く表わされる。即ち、
る皮膚温度、および中立的温度感覚Ｅsw￣と対応する発
汗率が、衣服の外面に課された。本発明においては、Ｑ
B￣を決定する時皮膚表面にＴs￣およびＥsw￣を課す。
この条件は、明瞭に熱均衡式から衣服温度の要因を排除
し、これによりＰＭＶにおける如きＴs￣およびＥsw￣
が衣服の外面に課される場合と比較して、式を簡素化す
る。中立的温度感覚ＱC￣と対応する衣服の外面におけ
る熱フローは下記の如く表わされる。即ち、
【数２４】 （24）ＱC￣＝ｈr（Ｔcl￣−Ｔr）＋ｆcl（ｈcn＋ｈcf）（Ｔcl￣−Ｔa） 但し、中立的温度感覚と対応する皮膚温度Ｔcl￣は下記
の如く表わされる。即ち、
の如く表わされる。即ち、
【数２５】（25）Ｔcl￣＝Ｔs￣−０．１５５Ｉc1ＱB￣ 式２５に従ってＴcl￣を計算し、ＲおよびＣに対する簡
単式（式１２および１３）はＶ＾が結果として線形的に
パラメータ化される。
単式（式１２および１３）はＶ＾が結果として線形的に
パラメータ化される。
【００４６】環境条件が式
【数２６】（26）ＱB￣＝ＱC￣ を満たすならば、部屋の住人は中立的温度感覚を経験す
ることになる。即ち、式２６が、皮膚表面における熱フ
ローが衣服の外面における熱フローと等しい状態を記述
する。この条件が真ならば、部屋の住人は部屋の環境と
の熱均衡状態にあり、中立的な温度感覚を認識する（即
ち、快適を感じる）。
ることになる。即ち、式２６が、皮膚表面における熱フ
ローが衣服の外面における熱フローと等しい状態を記述
する。この条件が真ならば、部屋の住人は部屋の環境と
の熱均衡状態にあり、中立的な温度感覚を認識する（即
ち、快適を感じる）。
【００４７】中立的温度感覚を生じる環境条件と実際の
環境条件との間の温度差Ｄは、下記の如く表わされる。
即ち、
環境条件との間の温度差Ｄは、下記の如く表わされる。
即ち、
【数２７】（27）Ｄ＝ＱB￣−ＱC￣ 本発明の快適指数（即ち、温度感覚関連予測値）Ｖ＾
は、温度差と比例し、下記の如く表わされる。即ち、
は、温度差と比例し、下記の如く表わされる。即ち、
【数２８】（28）Ｖ＾＝αＤ 但し、Ｖ＾は実際の温度感覚Ｖの予測値、αは比例定数
である。
である。
【００４８】未知の、かつある用途では実際に測定不能
な変数Ｍ、ＩclおよびηをＶ＾のパラメータ内で勘案さ
せる３つの仮定が行われる。これらの仮定は、（１）体
のエネルギ生成Ｍは一定であり、（２）衣服の遮断Ｉcl
が一定であり、（３）機械的効率ηが一定である。
な変数Ｍ、ＩclおよびηをＶ＾のパラメータ内で勘案さ
せる３つの仮定が行われる。これらの仮定は、（１）体
のエネルギ生成Ｍは一定であり、（２）衣服の遮断Ｉcl
が一定であり、（３）機械的効率ηが一定である。
【００４９】これらの仮定は、部屋（あるいは特定の密
閉領域）が典型的に特定の服を要する特定の作業のため
使用される故に、ＨＶＡＣシステムのコントローラを有
する多くの用途で妥当する。このため、部屋が一般に特
定のタイプのアクティビティのため使用されるならば、
体熱生成、衣服の遮断および機械的効率は、特殊な補償
が要求される程度ほど変化しない。これらパラメータが
一定であると仮定されるため、これらパラメータは測定
する必要がなく、このためこれら変数を測定しなければ
ならない実際の問題を排除する。式２３〜２５を式２８
に代入すると、Ｖ＾に対してパラメータ化された式は、
閉領域）が典型的に特定の服を要する特定の作業のため
使用される故に、ＨＶＡＣシステムのコントローラを有
する多くの用途で妥当する。このため、部屋が一般に特
定のタイプのアクティビティのため使用されるならば、
体熱生成、衣服の遮断および機械的効率は、特殊な補償
が要求される程度ほど変化しない。これらパラメータが
一定であると仮定されるため、これらパラメータは測定
する必要がなく、このためこれら変数を測定しなければ
ならない実際の問題を排除する。式２３〜２５を式２８
に代入すると、Ｖ＾に対してパラメータ化された式は、
【数２９】（29）Ｖ＾＝Θ0＋Θ1ｐv＋Θ2Ｔa＋Θ3Ｔr
＋Θ4ｖ0.67＋Θ5ｐvｖ0.67＋Θ6Ｔaｖ0.67 但し、Θ0乃至Θ6は下記の如く定義される一定のパラメ
ータである。即ち、
＋Θ4ｖ0.67＋Θ5ｐvｖ0.67＋Θ6Ｔaｖ0.67 但し、Θ0乃至Θ6は下記の如く定義される一定のパラメ
ータである。即ち、
【数３０】 Θ0＝α（（１＋０．１５５Ｉcl（ｈr＋ｆclｈcn））（Ｍ（１−η）−λｍＰs （Ｔs￣）−Ｅsw￣−γβＭλＰex −βＭｃpＴex）−Ｔs￣（ｈr＋ｆclｈcn）） Θ1＝αλ（１＋０．１５５Ｉcl（ｈr＋ｆclｈcn））（ｍ＋γβＭ） Θ2＝α（（１＋０．１５５Ｉcl（ｈr＋ｆclｈcn））βＭｃp＋ｆclｈcn） Θ3＝αｈr Θ4＝ακ（（０．１５５Ｉclｆcl）（Ｍ（１−η）− λｍｐs（Ｔs￣）−Ｅsw￣−γβＭλｐex− βＭｃpＴex）−Ｔs￣ｆcl） Θ5＝０．１５５αλＩclｆclκ（ｍ＋γβＭ） Θ6＝ακ（（０．１５５ＩclｆclβＭｃp）＋ｆcl） 線形パラメータ化は、上記の仮定（１）、（２）、
（３）には依存しない。Ｍ、Ｉclおよびηが既知である
か、あるいは一定である代わりに測定することができる
ならば、これら変数の値は、Ｖ＾の値を計算する時に使
用することができ、パラメータの値は変数における増加
と対応するように増加させることができる。
（３）には依存しない。Ｍ、Ｉclおよびηが既知である
か、あるいは一定である代わりに測定することができる
ならば、これら変数の値は、Ｖ＾の値を計算する時に使
用することができ、パラメータの値は変数における増加
と対応するように増加させることができる。
【００５０】本発明の快適指数Ｖ＾は、式２９に表わし
たように、環境変数の非線形的挙動を表わす明瞭な線形
にパラメータ化された関数である。環境変数の非線形応
答は因数により、主たるものは気流と気温間の非線形的
な結合である。パラメータ値における線形性は、新しい
快適指数のパラメータを部屋の住人により提供される温
度感覚評価点に基いて有効に、迅速にかつ容易に調整す
ることを可能にする。
たように、環境変数の非線形的挙動を表わす明瞭な線形
にパラメータ化された関数である。環境変数の非線形応
答は因数により、主たるものは気流と気温間の非線形的
な結合である。パラメータ値における線形性は、新しい
快適指数のパラメータを部屋の住人により提供される温
度感覚評価点に基いて有効に、迅速にかつ容易に調整す
ることを可能にする。
【００５１】ＨＶＡＣシステムのコントローラに組込ま
れる時、パラメータの同調は、ＨＶＡＣシステムの性能
を適応可能にさせる、即ち、特定の部屋の住人の熱的応
答に個別に合わせる。快適指数Ｖ＾は、センサ位置を補
償する調整因数（例えば、比例定数）をＶ＾のパラメー
タに組込むことができるために、ＨＶＡＣコントローラ
に環境センサ位置からある程度の独立性を与える。衣服
の遮断および人体の熱生成律を知る必要がないため、Ｖ
＾に対する解を決定するため必要な計算のオーバーヘッ
ドは、ＰＭＶまたはＥＴに対して必要なものと比較して
低減される。本発明の快適指数は、このように、従来の
快適指数の制限を克服し、ＨＶＡＣシステムの適応制御
の能力を提供する。
れる時、パラメータの同調は、ＨＶＡＣシステムの性能
を適応可能にさせる、即ち、特定の部屋の住人の熱的応
答に個別に合わせる。快適指数Ｖ＾は、センサ位置を補
償する調整因数（例えば、比例定数）をＶ＾のパラメー
タに組込むことができるために、ＨＶＡＣコントローラ
に環境センサ位置からある程度の独立性を与える。衣服
の遮断および人体の熱生成律を知る必要がないため、Ｖ
＾に対する解を決定するため必要な計算のオーバーヘッ
ドは、ＰＭＶまたはＥＴに対して必要なものと比較して
低減される。本発明の快適指数は、このように、従来の
快適指数の制限を克服し、ＨＶＡＣシステムの適応制御
の能力を提供する。
【００５２】次に、本発明の温度感覚予測値をリアルタ
イム適応ＨＶＡＣコントローラに組込む装置の一実施例
を示す図３を参照する。適当な通信線７１、７３、７５
上でコントローラ５０の他の構成要素と接続された、中
央処理装置５１および連想メモリー５３を備えたコンピ
ュータを含むコントローラ５０は、インターフェース回
路５４およびユーザ・インターフェース回路５６からそ
れぞれ結線５８および６０を介して信号を受取る温度感
覚予測部５２を含む。メモリー５３は、ＲＡＭおよびＲ
ＯＭメモリーの組合わせでよい。インターフェース回路
５４は、それぞれ結線７０、９２、７２、９４、７４、
９６、７６を介して環境変数センサ６２、６３、６４、
６５、６６、６７、６８から信号を受取る。センサ６２
は周囲の気温を検出し、センサ６４は周囲の蒸気圧（即
ち、湿度）を検出し、センサ６６は風速を検出し、パラ
メータ・センサ６８は平均輻射温度を検出する。センサ
６２は、サーモカップル、抵抗温度検出器（ＲＴＤ）ま
たはサーミスタでよい。センサ６４はポリマー・コンデ
ンサ・タイプのセンサでよい。センサ６６は、回転ベー
ン・センサあるいは加熱ワイヤ・アネモメータでよい。
センサ６８は、グローブ温度計、赤外線測定装置あるい
は部屋の表面の個々の温度測定値を組合わせる装置でよ
い。センサ６３は、人体の熱生成率を測定し、センサ６
５は衣服温度を測定し、センサ６７は、住人の機械的効
率を測定する。センサ６３は、住人の手首に巻付けられ
たパルス速度センサでよく、センサ６５は例えば住人の
衣服と接触する椅子の表面に取付けられたセンサ６２と
似た別の温度センサでよい。センサ６７の選択は、部屋
ないで行われつつある作業の種類に依存する。作業が例
えばてこの使用を含むものであったならば、センサ６７
はてこに加えられた力を測定する歪み計、および変位を
測定する枢動点に取付けたポテンショメータでよい。セ
ンサ６３、６５、６７は、このような環境変数は一定で
あると仮定され、システムは依然として充分な精度で動
作し得る故に、本発明の使用には不要である。しかし、
これら変数が測定可能な用途に対しては、その各々の値
はＶ＾の計算に組込むことができる。インターフェース
回路５４は、センサから受取った信号を処理し、これら
信号を温度感覚予測部５２により使用可能な形態に変換
する。インターフェース回路５４は、パラメータ・セン
サからの信号をコントローラ５０に含まれるコンピュー
タにより処理させるため、増幅器、アンチエリアシング
・フィルタ、およびアナログ／ディジタル信号コンバー
タを含んでいる。
イム適応ＨＶＡＣコントローラに組込む装置の一実施例
を示す図３を参照する。適当な通信線７１、７３、７５
上でコントローラ５０の他の構成要素と接続された、中
央処理装置５１および連想メモリー５３を備えたコンピ
ュータを含むコントローラ５０は、インターフェース回
路５４およびユーザ・インターフェース回路５６からそ
れぞれ結線５８および６０を介して信号を受取る温度感
覚予測部５２を含む。メモリー５３は、ＲＡＭおよびＲ
ＯＭメモリーの組合わせでよい。インターフェース回路
５４は、それぞれ結線７０、９２、７２、９４、７４、
９６、７６を介して環境変数センサ６２、６３、６４、
６５、６６、６７、６８から信号を受取る。センサ６２
は周囲の気温を検出し、センサ６４は周囲の蒸気圧（即
ち、湿度）を検出し、センサ６６は風速を検出し、パラ
メータ・センサ６８は平均輻射温度を検出する。センサ
６２は、サーモカップル、抵抗温度検出器（ＲＴＤ）ま
たはサーミスタでよい。センサ６４はポリマー・コンデ
ンサ・タイプのセンサでよい。センサ６６は、回転ベー
ン・センサあるいは加熱ワイヤ・アネモメータでよい。
センサ６８は、グローブ温度計、赤外線測定装置あるい
は部屋の表面の個々の温度測定値を組合わせる装置でよ
い。センサ６３は、人体の熱生成率を測定し、センサ６
５は衣服温度を測定し、センサ６７は、住人の機械的効
率を測定する。センサ６３は、住人の手首に巻付けられ
たパルス速度センサでよく、センサ６５は例えば住人の
衣服と接触する椅子の表面に取付けられたセンサ６２と
似た別の温度センサでよい。センサ６７の選択は、部屋
ないで行われつつある作業の種類に依存する。作業が例
えばてこの使用を含むものであったならば、センサ６７
はてこに加えられた力を測定する歪み計、および変位を
測定する枢動点に取付けたポテンショメータでよい。セ
ンサ６３、６５、６７は、このような環境変数は一定で
あると仮定され、システムは依然として充分な精度で動
作し得る故に、本発明の使用には不要である。しかし、
これら変数が測定可能な用途に対しては、その各々の値
はＶ＾の計算に組込むことができる。インターフェース
回路５４は、センサから受取った信号を処理し、これら
信号を温度感覚予測部５２により使用可能な形態に変換
する。インターフェース回路５４は、パラメータ・セン
サからの信号をコントローラ５０に含まれるコンピュー
タにより処理させるため、増幅器、アンチエリアシング
・フィルタ、およびアナログ／ディジタル信号コンバー
タを含んでいる。
【００５３】コントローラ５０はまた、部屋の住人から
認識された温度感覚評価点を受取る。ユーザ・インター
フェース５６を介して、部屋の住人はＶ＾のパラメータ
を調整することができる。
認識された温度感覚評価点を受取る。ユーザ・インター
フェース５６を介して、部屋の住人はＶ＾のパラメータ
を調整することができる。
【００５４】温度感覚予測部５２は、予め定めた時間間
隔で、センサ６２、６４、６６、６８（および使用可能
ならば、６３、６５、６７）からの入力に基いて、Ｖ＾
に対する値を計算する。Ｖ＾の値は、結線７０を介して
制御装置７２へ送られる。ＰＩＤコントローラでよい制
御装置７２は、Ｖ＾の値を処理して結線７４上をＨＶＡ
Ｃシステム１０へ送られる制御信号を生成する。この制
御信号は、エネルギを部屋１２に付加するかあるいは除
去するように、ＨＶＡＣシステム１０を制御する。例え
ば、ＨＶＡＣシステムがヒートポンプを含むならば、制
御信号はコンプレッサ速度を変化させ、コンプレッサを
オンまたはオフにし、あるいは空気出口１４から出る気
流の速度または方向を変化させることができる。この制
御信号はまた、部屋１２に出入りするエネルギの流れを
調整するこれらの機能の組合わせを制御することもでき
る。
隔で、センサ６２、６４、６６、６８（および使用可能
ならば、６３、６５、６７）からの入力に基いて、Ｖ＾
に対する値を計算する。Ｖ＾の値は、結線７０を介して
制御装置７２へ送られる。ＰＩＤコントローラでよい制
御装置７２は、Ｖ＾の値を処理して結線７４上をＨＶＡ
Ｃシステム１０へ送られる制御信号を生成する。この制
御信号は、エネルギを部屋１２に付加するかあるいは除
去するように、ＨＶＡＣシステム１０を制御する。例え
ば、ＨＶＡＣシステムがヒートポンプを含むならば、制
御信号はコンプレッサ速度を変化させ、コンプレッサを
オンまたはオフにし、あるいは空気出口１４から出る気
流の速度または方向を変化させることができる。この制
御信号はまた、部屋１２に出入りするエネルギの流れを
調整するこれらの機能の組合わせを制御することもでき
る。
【００５５】個々の構成要素として示したるが、コント
ローラ５０、ＨＶＡＣシステム１０、ダクト１６および
空気出口１４は、部屋１２内に配置される単一の装置と
してパッケージすることもできる。
ローラ５０、ＨＶＡＣシステム１０、ダクト１６および
空気出口１４は、部屋１２内に配置される単一の装置と
してパッケージすることもできる。
【００５６】次に、住人が自分の温度感覚の認識を温度
感覚予測部５２と通信することを可能にするユーザ・イ
ンターフェースの実施例を示す図４を参照する。ユーザ
・インターフェース５６は、コントローラ５０と直接配
線された壁部に取付けた装置において実施でき、あるい
は形態可能な無線の手に保持される装置でもよく、結線
７６は無線の通信リンクでもよい。ユーザ・インターフ
ェース５６は、ディスプレイ８２、矢印操作ボタン８４
およびプロンプト・ボタン８６を含む。矢印操作ボタン
８４およびプロンプト・ボタン８６は、タッチ・スクリ
ーン・タイプのスイッチとして図示されるが、制御パネ
ル上の従来のボタンとして、あるいは他の適当な切換え
手法を用いて構成することもできる。ディスプレイ８２
は、温から冷への住人の温度感覚評価点を＋３乃至−３
の数値と関連付けることができる心理的／物理的な温度
感覚評価点目盛８９を含む。望ましい実施態様において
は、温度感覚評価点目盛は双極的であるが、これは要件
ではない。例えば、適当なオフセット値を有する単極性
の目盛を含む適当な温度感覚評価点目盛を使用すること
もできる。本システムは、標識９２により示される如
く、目盛９０上に予測される温度感覚評価点を表示する
ことができる。
感覚予測部５２と通信することを可能にするユーザ・イ
ンターフェースの実施例を示す図４を参照する。ユーザ
・インターフェース５６は、コントローラ５０と直接配
線された壁部に取付けた装置において実施でき、あるい
は形態可能な無線の手に保持される装置でもよく、結線
７６は無線の通信リンクでもよい。ユーザ・インターフ
ェース５６は、ディスプレイ８２、矢印操作ボタン８４
およびプロンプト・ボタン８６を含む。矢印操作ボタン
８４およびプロンプト・ボタン８６は、タッチ・スクリ
ーン・タイプのスイッチとして図示されるが、制御パネ
ル上の従来のボタンとして、あるいは他の適当な切換え
手法を用いて構成することもできる。ディスプレイ８２
は、温から冷への住人の温度感覚評価点を＋３乃至−３
の数値と関連付けることができる心理的／物理的な温度
感覚評価点目盛８９を含む。望ましい実施態様において
は、温度感覚評価点目盛は双極的であるが、これは要件
ではない。例えば、適当なオフセット値を有する単極性
の目盛を含む適当な温度感覚評価点目盛を使用すること
もできる。本システムは、標識９２により示される如
く、目盛９０上に予測される温度感覚評価点を表示する
ことができる。
【００５７】コントローラ５０へ指示内容を送るため
に、部屋の住人はプロンプト・ボタン８６を押し、これ
がコントローラ５０に部屋の住人がコントローラ５０へ
信号を送ろうとしていることを信号する。矢印操作ボタ
ン８４を用いて、ユーザは指標８８を目盛９０に沿って
住人が自分の認識した温度感覚を反映すると信じる位置
へ置く。その後、住人は、プロンプト・ボタン８６を押
し、目盛９０からの評価点が温度感覚予測部５２へ送ら
れる。住人は、自分が欲する時コントローラ５０に指示
することができ、あるいはコントローラ５０は、固定さ
れあるいは変化する時間間隔で部屋の住人から認識され
た温度感覚評価点を要求するようにプログラムすること
ができる。
に、部屋の住人はプロンプト・ボタン８６を押し、これ
がコントローラ５０に部屋の住人がコントローラ５０へ
信号を送ろうとしていることを信号する。矢印操作ボタ
ン８４を用いて、ユーザは指標８８を目盛９０に沿って
住人が自分の認識した温度感覚を反映すると信じる位置
へ置く。その後、住人は、プロンプト・ボタン８６を押
し、目盛９０からの評価点が温度感覚予測部５２へ送ら
れる。住人は、自分が欲する時コントローラ５０に指示
することができ、あるいはコントローラ５０は、固定さ
れあるいは変化する時間間隔で部屋の住人から認識され
た温度感覚評価点を要求するようにプログラムすること
ができる。
【００５８】図１に示されるシステムとは異なり、本発
明においては、住人は温度感覚評価点と設定点間の解釈
は行わない。住人は、コントローラ５０に対して、自分
がどのように感じたいかを通知せず、コントローラ５０
に現在どのように感じるかを通知する。コントローラ５
０は、現在の環境条件に対する住人の反応を処理し、住
人の温度感覚の認識を計算された予測温度感覚Ｖ＾と比
較し、次いで部屋の住人により与えられる温度感覚評価
点と環境条件に従ってパラメータＶ＾を調整する。予測
と実際の温度感覚間の差に基いて、コントローラ５０
は、部屋の住人が中立の温度感覚を感じるように、部屋
１２に温度を加えあるいは除去するためＨＶＡＣシステ
ム１０を調整する。換言すれば、部屋の住人の温度感覚
評価点が図４に示す目盛８９上の「０」に収束するよう
に、コントローラ５０はＨＶＡＣシステム１０を調整す
る。
明においては、住人は温度感覚評価点と設定点間の解釈
は行わない。住人は、コントローラ５０に対して、自分
がどのように感じたいかを通知せず、コントローラ５０
に現在どのように感じるかを通知する。コントローラ５
０は、現在の環境条件に対する住人の反応を処理し、住
人の温度感覚の認識を計算された予測温度感覚Ｖ＾と比
較し、次いで部屋の住人により与えられる温度感覚評価
点と環境条件に従ってパラメータＶ＾を調整する。予測
と実際の温度感覚間の差に基いて、コントローラ５０
は、部屋の住人が中立の温度感覚を感じるように、部屋
１２に温度を加えあるいは除去するためＨＶＡＣシステ
ム１０を調整する。換言すれば、部屋の住人の温度感覚
評価点が図４に示す目盛８９上の「０」に収束するよう
に、コントローラ５０はＨＶＡＣシステム１０を調整す
る。
【００５９】次に、コントローラ５０がリアルタイムに
個々の部屋の住人の温度感覚評価点に適応し得る応答を
与えように、図３の装置により実施される処理ステップ
を示す図５を参照する。
個々の部屋の住人の温度感覚評価点に適応し得る応答を
与えように、図３の装置により実施される処理ステップ
を示す図５を参照する。
【００６０】ステップ１００において、処理は、評価さ
れたパラメータＶの初期化により、また最小自乗タイプ
のパラメータ予測装置を用いる望ましい実施態様では、
パラメータ評価の共変性マトリックスの初期化により開
始する。この共変性は、大きい定数を恒等マトリックス
で乗じることにより初期化することができる。初期のパ
ラメータ評価は、統計的に「平均的な」部屋の住人に基
き得（即ち、パラメータ（Θ0−Θ6）の式に含まれる定
数の典型値を用いることにより）、あるいは特定の個々
あるいはグループに対する実験による決定により、コン
トローラ５０のメモリー５３に格納することができる。
ステップ１００から、システムはステップ１１０へ進
む。
れたパラメータＶの初期化により、また最小自乗タイプ
のパラメータ予測装置を用いる望ましい実施態様では、
パラメータ評価の共変性マトリックスの初期化により開
始する。この共変性は、大きい定数を恒等マトリックス
で乗じることにより初期化することができる。初期のパ
ラメータ評価は、統計的に「平均的な」部屋の住人に基
き得（即ち、パラメータ（Θ0−Θ6）の式に含まれる定
数の典型値を用いることにより）、あるいは特定の個々
あるいはグループに対する実験による決定により、コン
トローラ５０のメモリー５３に格納することができる。
ステップ１００から、システムはステップ１１０へ進
む。
【００６１】ステップ１１０において、気温、湿度、風
速および平均輻射温度の環境変数の測定内容がセンサ６
２、６４、６６、６８から得られる。使用できるなら
ば、環境センサ６３、６５、６７の測定内容もまた取得
される。システムはステップ１１０からシステム１２０
へ進む。
速および平均輻射温度の環境変数の測定内容がセンサ６
２、６４、６６、６８から得られる。使用できるなら
ば、環境センサ６３、６５、６７の測定内容もまた取得
される。システムはステップ１１０からシステム１２０
へ進む。
【００６２】ステップ１２０において、システムは、式
２９に従ってＶ＾の値を計算する。システムはステップ
１２０からステップ１３０へ進む。
２９に従ってＶ＾の値を計算する。システムはステップ
１２０からステップ１３０へ進む。
【００６３】ステップ１３０において、システムは、調
整が必要であるか要求されるならば、ステップ１２０で
計算されたＶ＾値に応答してＨＶＡＣシステムの動作を
調整する。特定のＨＶＡＣシステムに応じて、システム
はコンプレッサ速度を調整し、コンプレッサを投入ある
いは遮断し、あるいはエネルギが部屋に加えられるか除
去される割合を変更するため気流を調整することができ
る。部屋に対するエネルギの流入または流出速度を変更
することで、例えば気温または湿度を変更することを含
み得るが、これに限定されることはない。ＨＶＡＣシス
テムの形式およびその能力に応じて、エネルギの流速を
変化させるため適当な環境変数を操作することができ
る。値Ｖ＾が「０」より大きければ、ＨＶＡＣシステム
は部屋からエネルギを除去するように制御される。一
方、値Ｖ＾が「０」より小さければ、ＨＶＡＣシステム
はエネルギを部屋へ加えるように制御される。例えば、
ＨＶＡＣシステムが可変速コンプレッサを備えたヒート
ポンプを含むならば、ステップ１２０で計算されたＶ＾
値と初期パラメータ評価から計算される値Ｖ＾、および
環境変数の値、あるいはステップ１００乃至２００の前
の実行サイクルから計算される値Ｖ＾間の差に基いて、
ディジタル・コンピュータにおいて実現されるＰＩＤ
（比例／積分／微分）制御法が使用できる。別の事例で
は、ＨＶＡＣシステムがヒートポンプと単一速度（オン
／オフ・タイプ）コンプレッサとを含むならば、Ｖ＾が
負であり予め定めた閾値より大きければコンプレッサを
遮断し、Ｖ＾が正であり予め定めた閾値より大きければ
コンプレッサを投入するため閾値制御法を使用すること
ができる。システムは、ステップ１３０からステップ１
３４へ進む。
整が必要であるか要求されるならば、ステップ１２０で
計算されたＶ＾値に応答してＨＶＡＣシステムの動作を
調整する。特定のＨＶＡＣシステムに応じて、システム
はコンプレッサ速度を調整し、コンプレッサを投入ある
いは遮断し、あるいはエネルギが部屋に加えられるか除
去される割合を変更するため気流を調整することができ
る。部屋に対するエネルギの流入または流出速度を変更
することで、例えば気温または湿度を変更することを含
み得るが、これに限定されることはない。ＨＶＡＣシス
テムの形式およびその能力に応じて、エネルギの流速を
変化させるため適当な環境変数を操作することができ
る。値Ｖ＾が「０」より大きければ、ＨＶＡＣシステム
は部屋からエネルギを除去するように制御される。一
方、値Ｖ＾が「０」より小さければ、ＨＶＡＣシステム
はエネルギを部屋へ加えるように制御される。例えば、
ＨＶＡＣシステムが可変速コンプレッサを備えたヒート
ポンプを含むならば、ステップ１２０で計算されたＶ＾
値と初期パラメータ評価から計算される値Ｖ＾、および
環境変数の値、あるいはステップ１００乃至２００の前
の実行サイクルから計算される値Ｖ＾間の差に基いて、
ディジタル・コンピュータにおいて実現されるＰＩＤ
（比例／積分／微分）制御法が使用できる。別の事例で
は、ＨＶＡＣシステムがヒートポンプと単一速度（オン
／オフ・タイプ）コンプレッサとを含むならば、Ｖ＾が
負であり予め定めた閾値より大きければコンプレッサを
遮断し、Ｖ＾が正であり予め定めた閾値より大きければ
コンプレッサを投入するため閾値制御法を使用すること
ができる。システムは、ステップ１３０からステップ１
３４へ進む。
【００６４】ステップ１３４において、システムは温度
感覚評価点が部屋の住人から要求されるかどうか判定す
るため調べる。システムは、このシステムが動作中であ
った時間長さ、システムが安定状態の条件にあるか、シ
ステムがその時の条件と似た環境条件下で温度感覚評価
点を受入れたかを調べる。ステップ１３４における回答
がイエスならば、システムはステップ１３６へ進む。ス
テップ１３６において、システムは部屋の住人に対して
音響あるいは視覚的信号の如き信号を発して、部屋の住
人から温度感覚評価点を要求する。システムはステップ
１３６からステップ１５０へ進む。
感覚評価点が部屋の住人から要求されるかどうか判定す
るため調べる。システムは、このシステムが動作中であ
った時間長さ、システムが安定状態の条件にあるか、シ
ステムがその時の条件と似た環境条件下で温度感覚評価
点を受入れたかを調べる。ステップ１３４における回答
がイエスならば、システムはステップ１３６へ進む。ス
テップ１３６において、システムは部屋の住人に対して
音響あるいは視覚的信号の如き信号を発して、部屋の住
人から温度感覚評価点を要求する。システムはステップ
１３６からステップ１５０へ進む。
【００６５】一方、ステップ１３４における回答がｎｏ
ならば、システムはステップ１４０へ進む。ステップ１
４０において、システムは、部屋の住人がユーザ・イン
ターフェース５６を介して認識された温度感覚評価点を
示すプロンプトを発したかを判定するため調べる。ステ
ップ１４０における回答がノーならば、システムは再び
ステップ１１０へ戻り、前に示されたように処理を継続
する。一方、ステップ１４０における回答がイエスなら
ば、システムはステップ１５０へ進む。
ならば、システムはステップ１４０へ進む。ステップ１
４０において、システムは、部屋の住人がユーザ・イン
ターフェース５６を介して認識された温度感覚評価点を
示すプロンプトを発したかを判定するため調べる。ステ
ップ１４０における回答がノーならば、システムは再び
ステップ１１０へ戻り、前に示されたように処理を継続
する。一方、ステップ１４０における回答がイエスなら
ば、システムはステップ１５０へ進む。
【００６６】ステップ１５０において、システムは、必
要に応じて適当な信号変換により、部屋の住人によりユ
ーザ・インターフェース５６を介して入力された認識温
度感覚評価点を取得する。システムはステップ１５０か
らステップ１５４へ進む。
要に応じて適当な信号変換により、部屋の住人によりユ
ーザ・インターフェース５６を介して入力された認識温
度感覚評価点を取得する。システムはステップ１５０か
らステップ１５４へ進む。
【００６７】ステップ１５４において、システムは、環
境変数の時間的な変化率を調べることにより、環境条件
が安定状態にあるかどうかを判定するため検査する。環
境変数の時間的変化率の大きさが充分に小さい（即ち、
ある予め定めた閾値より低い）ならば、システムは安定
状態にある。ステップ１５４における回答がノーであっ
てシステムが安定状態にないことを意味するならば、シ
ステムは再びステップ１１０へ戻り、既に先に述べた如
く処理が継続する。一方、ステップ１５４における回答
がイエスで環境条件が安定状態にあることを示すなら
ば、システムはステップ１６０へ進む。
境変数の時間的な変化率を調べることにより、環境条件
が安定状態にあるかどうかを判定するため検査する。環
境変数の時間的変化率の大きさが充分に小さい（即ち、
ある予め定めた閾値より低い）ならば、システムは安定
状態にある。ステップ１５４における回答がノーであっ
てシステムが安定状態にないことを意味するならば、シ
ステムは再びステップ１１０へ戻り、既に先に述べた如
く処理が継続する。一方、ステップ１５４における回答
がイエスで環境条件が安定状態にあることを示すなら
ば、システムはステップ１６０へ進む。
【００６８】ステップ１６０において、温度感覚予測部
５２はステップ１２０で計算された予期される温度感覚
評価点（値Ｖ＾）をステップ１５０で部屋の住人により
与えられた実際の温度感覚評価点と比較する。システム
は、予期される温度感覚評価点と実際の温度感覚評価点
との差を計算して、エラー値を生じる。これは望ましい
実施態様であるが、システムはＶ＾の関数値を実際の温
度感覚評価点の関数値と比較することができるが、ここ
で各関数がＶ＾値と実際の温度感覚評価点間の関係を提
供し、実際の値が比較される。明らかに、比較される値
は予期される温度感覚評価点と実際の温度感覚評価点で
あるように関数が選択される。システムはステップ１６
０からステップ１７０へ進む。
５２はステップ１２０で計算された予期される温度感覚
評価点（値Ｖ＾）をステップ１５０で部屋の住人により
与えられた実際の温度感覚評価点と比較する。システム
は、予期される温度感覚評価点と実際の温度感覚評価点
との差を計算して、エラー値を生じる。これは望ましい
実施態様であるが、システムはＶ＾の関数値を実際の温
度感覚評価点の関数値と比較することができるが、ここ
で各関数がＶ＾値と実際の温度感覚評価点間の関係を提
供し、実際の値が比較される。明らかに、比較される値
は予期される温度感覚評価点と実際の温度感覚評価点で
あるように関数が選択される。システムはステップ１６
０からステップ１７０へ進む。
【００６９】ステップ１７０において、システムは、ス
テップ１６０からのエラー値に基くＶ＾を計算するため
使用されたパラメータの評価値を調整して格納する。パ
ラメータの評価値は、予期される温度感覚評価点と実際
の温度感覚評価点間の差を最小化するように選択され
る。本発明の望ましい実施態様においては、当業者には
周知の帰納的最小自乗法を用いて、部屋の住人により与
えられる実際の温度感覚評価点に基くＶ＾のパラメータ
に対する新しい値を決定する。システムは、新しいパラ
メータを下式を解くことにより決定する。即ち、
テップ１６０からのエラー値に基くＶ＾を計算するため
使用されたパラメータの評価値を調整して格納する。パ
ラメータの評価値は、予期される温度感覚評価点と実際
の温度感覚評価点間の差を最小化するように選択され
る。本発明の望ましい実施態様においては、当業者には
周知の帰納的最小自乗法を用いて、部屋の住人により与
えられる実際の温度感覚評価点に基くＶ＾のパラメータ
に対する新しい値を決定する。システムは、新しいパラ
メータを下式を解くことにより決定する。即ち、
【数３１】Ｇn ＝Ｐo φ／（１＋φＴpo φ）Θn ＝Θo ＋Ｇn ｅ 但し、Ｇn はパラメータ評価プロセスの新しい利得ベク
トル、下付きのｎは新しい値、下付きのｏは前の値、Ｐ
oは古い共変性マトリックス、φはベクトル［ｌｐvＴa
Ｔrｖ0.67ｖ0.67ｐvｖ0.67Ｔa］T、上付きのＴはベクト
ルの転置を示し、Θはベクトル［Θ0 Θ1 Θ2 Θ3
Θ5 Θ6 ］Tである。
トル、下付きのｎは新しい値、下付きのｏは前の値、Ｐ
oは古い共変性マトリックス、φはベクトル［ｌｐvＴa
Ｔrｖ0.67ｖ0.67ｐvｖ0.67Ｔa］T、上付きのＴはベクト
ルの転置を示し、Θはベクトル［Θ0 Θ1 Θ2 Θ3
Θ5 Θ6 ］Tである。
【００７０】Θn の要素は、後のステップで使用される
ようにベクトルΘn にコピーされる。帰納的最小自乗推
定量を示したが、本システムは、射影アルゴリズムの如
き他の収束アルゴリズムを使用することができる。シス
テムは、ステップ１７０からステップ１８０へ進む。
ようにベクトルΘn にコピーされる。帰納的最小自乗推
定量を示したが、本システムは、射影アルゴリズムの如
き他の収束アルゴリズムを使用することができる。シス
テムは、ステップ１７０からステップ１８０へ進む。
【００７１】ステップ１８０において、ステップ１７０
で計算されたパラメータ評価の共分散が調整されて格納
される。最小自乗推定量の共分散は下記の如く計算され
る。
で計算されたパラメータ評価の共分散が調整されて格納
される。最小自乗推定量の共分散は下記の如く計算され
る。
【００７２】
【数３２】Ｐｎ＝（Ｉ−Ｇn ）Ｐo 但し、Ｉは恒等マトリックスである。
【００７３】ステップ１８０から、システムはステップ
１９０へ進む。
１９０へ進む。
【００７４】システムの安定度については、定数Θ1、
Θ2、Θ3、Θ5およびΘ6が常に正であると結論した。更
に、Θ0およびΘ4の和は、Ｖ＾が双極性指数であり正な
らびに負の値を取り得るため、常に負でなければならな
い。これら６つの拘束条件をＶのパラメータの値に課す
とシステムの安定度を保証する。ステップ１９０は、上
記の拘束条件はいずれも侵されないことを確認するため
検査する。ステップ１９０における答がｎｏならば、シ
ステムは再びステップ１１０へ戻り、先に述べたように
処理が継続する。一方、ステップ１９０における答がｙ
ｅｓならば、システムはステップ２００へ進む。
Θ2、Θ3、Θ5およびΘ6が常に正であると結論した。更
に、Θ0およびΘ4の和は、Ｖ＾が双極性指数であり正な
らびに負の値を取り得るため、常に負でなければならな
い。これら６つの拘束条件をＶのパラメータの値に課す
とシステムの安定度を保証する。ステップ１９０は、上
記の拘束条件はいずれも侵されないことを確認するため
検査する。ステップ１９０における答がｎｏならば、シ
ステムは再びステップ１１０へ戻り、先に述べたように
処理が継続する。一方、ステップ１９０における答がｙ
ｅｓならば、システムはステップ２００へ進む。
【００７５】ステップ２００において、システムは、望
ましい実施態様におけるＧ．Ｃ．グッドウインおよび
Ｋ．Ｗ．シン著、適用フィルタリングおよび制御「Ａｄ
ａｐｔｉｖｅ Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ，Ｐｒｅｄｉｃｔｉ
ｏｎ，ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ」（プレンチスホール、
１９８４年）において記載される如き拘束された再起的
最小自乗計算法を用いて、（Θ0−Θ6）に対する拘束条
件がいずれも侵されないようにパラメータの推定量を再
調整する。しかし、パラメータ推定量の値を決定するた
め拘束射影アルゴリズムの如き他の計算アルゴリズムを
使用することができる。望ましい実施態様において、シ
ステムは下式を計算する。
ましい実施態様におけるＧ．Ｃ．グッドウインおよび
Ｋ．Ｗ．シン著、適用フィルタリングおよび制御「Ａｄ
ａｐｔｉｖｅ Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ，Ｐｒｅｄｉｃｔｉ
ｏｎ，ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ」（プレンチスホール、
１９８４年）において記載される如き拘束された再起的
最小自乗計算法を用いて、（Θ0−Θ6）に対する拘束条
件がいずれも侵されないようにパラメータの推定量を再
調整する。しかし、パラメータ推定量の値を決定するた
め拘束射影アルゴリズムの如き他の計算アルゴリズムを
使用することができる。望ましい実施態様において、シ
ステムは下式を計算する。
【００７６】
【数３３】 Θn ＝（Ｉ−ＰnＥ（ＥTＰnＥ）-1ＥT）Θｎ＋ＰＥ（ＥTＰnＥ）-1ＥT ε 但し、上付きのー１はマトリックスの反転を示し、εは
拘束条件の区切りを定義するベクトル、Θn はステップ
１７０からのΘn の格納値、Ｅは、ｉ番目の拘束が侵さ
れるならばこのｉ番目の行の１を含み、かつ侵される拘
束吸うと同数の列を含む拘束マトリックス、ＥΘ＝εは
拘束の区切りを定義する。
拘束条件の区切りを定義するベクトル、Θn はステップ
１７０からのΘn の格納値、Ｅは、ｉ番目の拘束が侵さ
れるならばこのｉ番目の行の１を含み、かつ侵される拘
束吸うと同数の列を含む拘束マトリックス、ＥΘ＝εは
拘束の区切りを定義する。
【００７７】ステップ２００から、システムはステップ
１９０へ戻り、先に述べたように、提供を継続する。
１９０へ戻り、先に述べたように、提供を継続する。
【００７８】本発明のＨＶＡＣシステム・コントローラ
は、このように、部屋内のその時の環境条件に基準入力
（即ち、設定点）をマッチさせようとするのではなく、
住人の温度感覚評価点を更に正確に予測するＶを結果と
して生じる住人の温度応答特性にＶ＾のパラメータがマ
ッチするようにパラメータ評価法をもちいて、Ｖ＾の値
の計算に用いられるパラメータの値を調整することによ
り、特定の部屋の住人の実際の応答に一致するよう環境
変数に対するその応答を適応させることができる。本発
明のコントローラは、部屋の住人により与えられる温度
感覚評価点に基くＶ＾のパラメータを同調させることに
より、特定の部屋の住人の実際の温度感覚を予測するた
め学習する。本システムは、温度感覚評価点に対して固
定された間隔で部屋の住人を促すことができ、あるいは
部屋の住人は、欲する時は常にシステムに入力を与える
ことができる。
は、このように、部屋内のその時の環境条件に基準入力
（即ち、設定点）をマッチさせようとするのではなく、
住人の温度感覚評価点を更に正確に予測するＶを結果と
して生じる住人の温度応答特性にＶ＾のパラメータがマ
ッチするようにパラメータ評価法をもちいて、Ｖ＾の値
の計算に用いられるパラメータの値を調整することによ
り、特定の部屋の住人の実際の応答に一致するよう環境
変数に対するその応答を適応させることができる。本発
明のコントローラは、部屋の住人により与えられる温度
感覚評価点に基くＶ＾のパラメータを同調させることに
より、特定の部屋の住人の実際の温度感覚を予測するた
め学習する。本システムは、温度感覚評価点に対して固
定された間隔で部屋の住人を促すことができ、あるいは
部屋の住人は、欲する時は常にシステムに入力を与える
ことができる。
【００７９】本発明のコントローラを用いて行われる１
つの実験において、１０秒毎に環境変数が測定され、部
屋の住人は３０分毎に温度感覚評価点について促され
た。この実験は、部屋の住人から僅かに３回のプロンプ
トの後、特定の部屋の住人に適応するシステムの能力を
提示した。９０分後に、予測された温度感覚評価点が住
人により提供された実際の温度感覚評価点と同じになっ
た。
つの実験において、１０秒毎に環境変数が測定され、部
屋の住人は３０分毎に温度感覚評価点について促され
た。この実験は、部屋の住人から僅かに３回のプロンプ
トの後、特定の部屋の住人に適応するシステムの能力を
提示した。９０分後に、予測された温度感覚評価点が住
人により提供された実際の温度感覚評価点と同じになっ
た。
【００８０】本発明の１つの特定の実施例について記述
したが、当業者には、種々の変更、修正および改善が容
易に着想されよう。本文の開示により明らかになる如き
変更、修正および改善は、本文に明示的に記されないが
本開示の一部とされ、本発明の趣旨および範囲に含まれ
るべきものである。従って、本文の記述は単なる例示で
あって、限定と見做されるものではない。本発明は、頭
書の特許請求の範囲およびその相等内容に記載される如
くにのみ限定されるものである。
したが、当業者には、種々の変更、修正および改善が容
易に着想されよう。本文の開示により明らかになる如き
変更、修正および改善は、本文に明示的に記されないが
本開示の一部とされ、本発明の趣旨および範囲に含まれ
るべきものである。従って、本文の記述は単なる例示で
あって、限定と見做されるものではない。本発明は、頭
書の特許請求の範囲およびその相等内容に記載される如
くにのみ限定されるものである。
【図１】ＨＶＡＣシステム用の従来技術の快適指数コン
トローラを示す機能ブロック図である。
トローラを示す機能ブロック図である。
【図２】本発明の快適指数を得るため使用される着物を
着た人間と環境との間の熱バランスの１つの条件に纏め
たパラメータ・モデルを示す図である。
着た人間と環境との間の熱バランスの１つの条件に纏め
たパラメータ・モデルを示す図である。
【図３】本発明の一実施例を示す概略ブロック図であ
る。
る。
【図４】図３に示した本発明の実施例において提供され
るユーザ・インターフェースの実施例を示す図である。
るユーザ・インターフェースの実施例を示す図である。
【図５】図３および図４に示されたコントローラにより
本発明の方法に従って実施される処理ステップを示すフ
ロー図である。
本発明の方法に従って実施される処理ステップを示すフ
ロー図である。
１０ ＨＶＡＣシステム １２ 部屋 １４ 空気出口 １６ 空気ダクト １８ コントローラ ２０ 環境可変測定センサ ３０ サーモスタット ４１ 人間 ４２ 衣服 ４５ 衣服の外面 ４６ 環境 ５０ コントローラ ５１ 中央処理装置 ５２ 温度感覚予測部 ５３ 連想メモリー ６２〜６７ センサ ６８ パラメータ・センサ ７２ 制御装置 ８２ ディスプレイ ８４ 矢印操作ボタン ８６ プロンプト・ボタン ８８ 指標 ８９ 心理的／物理的な温度感覚定格目盛 ９０ 目盛
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハルヒコ・アサダ アメリカ合衆国マサチューセッツ州01742, コンコード，ヘイワード・ミル・ロード 321
Claims (16)
- 【請求項１】 密閉領域内の環境条件を調整するＨＶＡ
Ｃシステムの適応制御を行う装置において、 密閉領域内の選択された環境変数の値を測定する手段
と、 選択された環境変数の値の関数である快適指数値と、前
記密閉領域の占有者の温度感覚評価点を予測する複数の
パラメータとを計算する手段と、 前記占有者から実際の温度感覚評価点を受取る手段と、 前記予測された温度感覚評価点の関数値を、前記実際の
温度感覚評価点の関数値と比較して、該予測された温度
感覚評価点と該実際の温度感覚評価点との間の差を決定
する手段と、 前記予測された温度感覚評価点と実際の温度感覚評価点
との間の差に応答して、複数のパラメータにおける少な
くとも１つのパラメータの値を評価して、前記予測され
た温度感覚評価点と実際の温度感覚評価点との間の差を
低減するパラメータ評価手段と、 前記パラメータ評価手段に応答して、少なくとも１つの
パラメータ値を変更する手段と、を設けてなる装置。 - 【請求項２】 前記占有者から実際の温度感覚評価点を
受取る前記手段が、複数の実際の温度感覚評価点を受取
る手段を含み、前記パラメータ評価手段が、前記占有者
から受取る前記実際の温度感覚評価点が中立的な温度感
覚と実質的に等しくなるまで、各実際の温度感覚に応答
して複数のパラメータにおける少なくとも１つのパラメ
ータの値を評価する請求項１記載の装置。 - 【請求項３】 前記快適指数が、前記選択された環境変
数の非線形挙動を表わす明瞭な線形パラメータ化された
関数を含む請求項１記載の装置。 - 【請求項４】前記環境変数が、気温、湿度、風速および
平均輻射温度を含む請求項１記載の装置。 - 【請求項５】 前記環境変数に、人体の熱生成率、衣服
温度および人体の機械的効率を更に含む請求項４記載の
装置。 - 【請求項６】 前記快適指数Ｖ＾が、 【数１】Ｖ＾＝Θ0＋Θ1ｐv＋Θ2Ｔa＋Θ3Ｔr＋Θ4ｖ
0.67＋Θ5ｐvｖ0.67＋Θ6Ｔaｖ0.67 により表わされる請求項１記載の装置。但し、Θ0乃至
Θ6は下記の如く定義される一定のパラメータである。
即ち、 【数２】 Θ0＝α（（１＋０．１５５Ｉcl（ｈr＋ｆclｈcn））（Ｍ（１−η）−λｍＰs （Ｔs￣）−Ｅsw￣−γβＭλＰex −βＭｃpＴex）−Ｔs￣（ｈr＋ｆclｈcn）） Θ1＝αλ（１＋０．１５５Ｉcl（ｈr＋ｆclｈcn））（ｍ＋γβＭ） Θ2＝α（（１＋０．１５５Ｉcl（ｈr＋ｆclｈcn））βＭｃp＋ｆclｈcn） Θ3＝αｈr Θ4＝ακ（（０．１５５Ｉclｆcl）（Ｍ（１−η）− λｍｐs（Ｔs￣）−Ｅsw￣−γβＭλｐex− βＭｃpＴex）−Ｔs￣ｆcl） Θ5＝０．１５５αλＩclｆclκ（ｍ＋γβＭ） Θ6＝ακ（（０．１５５ＩclｆclβＭｃp）＋ｆcl） - 【請求項７】 前記占有者から実際の温度感覚評価点を
受取る前記手段が、心理的−物理的評価点目盛を有する
ユーザ・インターフェースと、前記占有者が前記実際の
温度感覚評価点を該ユーザ・インターフェースを介して
記録する手段とを含む請求項１記載の装置。 - 【請求項８】 前記心理的−物理的評価点目盛が双極性
である請求項７記載の装置。 - 【請求項９】 密閉領域内の環境条件を調整するＨＶＡ
Ｃシステムの適応制御を行う方法において、 （ａ）前記密閉領域における選択された環境変数の値を
測定し、 （ｂ）前記選択された環境変数の値の関数である快適指
数値と、該密閉領域の占有者の温度感覚評価点を予測す
る複数のパラメータとを計算し、 （ｃ）前記部屋の占有者から実際の温度感覚評価点を受
取り、 （ｄ）前記予測された温度感覚評価点の関数値を前記実
際の温度感覚評価点の関数値に比較して、前記予測され
た温度感覚評価点と前記実際の温度感覚評価点との間の
差を決定し、 （ｅ）複数のパラメータにおける少なくとも１つのパラ
メータ値を評価して、前記予測された温度感覚評価点と
前記実際の温度感覚評価点との間の差を低減し、 （ｆ）前記少なくとも１つのパラメータの評価値に応答
して、前記少なくとも１つのパラメータ値を変更する ことを含む方法。 - 【請求項１０】 ステップ（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）およ
び（ｆ）を反復することを更に含む請求項９記載の方
法。 - 【請求項１１】 前記部屋の占有者から受取る前記実際
の温度感覚評価点が中立的な温度感覚に実質的に等しく
なるまで、ステップ（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）を
反復することを更に含む請求項１０記載の方法。 - 【請求項１２】 快適指数値を計算する前記ステップ
が、前記選択された環境変数の非線形挙動を表わす、明
瞭な線形にパラメータ化された関数値を計算することを
含む請求項１０記載の方法。 - 【請求項１３】 選択された環境変数を測定する前記ス
テップが、気温、湿度、風速および平均輻射温度を測定
することを含む請求項１０記載の方法。 - 【請求項１４】 選択された環境変数を測定する前記ス
テップが、人体の熱生成率、衣服温度および人体の機械
的効率を測定することを更に含む請求項１３記載の方
法。 - 【請求項１５】 快適指数値を計算する前記ステップ
が、式 【数３】Ｖ＾＝Θ0＋Θ1ｐv＋Θ2Ｔa＋Θ3Ｔr＋Θ4ｖ
0.67＋Θ5ｐvｖ0.67＋Θ6Ｔaｖ0.67 の値を計算する事を更に含む請求項１１記載の装置。但
し、Θ0乃至Θ6は下記の如く定義される一定のパラメー
タである。即ち、 【数４】 Θ0＝α（（１＋０．１５５Ｉcl（ｈr＋ｆclｈcn））（Ｍ（１−η）−λｍＰs （Ｔs￣）−Ｅsw￣−γβＭλＰex −βＭｃpＴex）−Ｔs￣（ｈr＋ｆclｈcn）） Θ1＝αλ（１＋０．１５５Ｉcl（ｈr＋ｆclｈcn））（ｍ＋γβＭ） Θ2＝α（（１＋０．１５５Ｉcl（ｈr＋ｆclｈcn））βＭｃp＋ｆclｈcn） Θ3＝αｈr Θ4＝ακ（（０．１５５Ｉclｆcl）（Ｍ（１−η）− λｍｐs（Ｔs￣）−Ｅsw￣−γβＭλｐex− βＭｃpＴex）−Ｔs￣ｆcl） Θ5＝０．１５５αλＩclｆclκ（ｍ＋γβＭ） Θ6＝ακ（（０．１５５ＩclｆclβＭｃp）＋ｆcl） - 【請求項１６】 選択された環境変数値の関数である快
適指数値と、密閉領域の占有者の温度感覚評価点を予測
する複数のパラメータとを計算することにより、密閉領
域の占有者の温度感覚評価点を予測して、前記快適指数
値に応答して前記密閉領域内の環境条件を制御するＨＶ
ＡＣシステム・コントローラにおいて、 前記占有者から実際の温度感覚評価点を受取る手段と、 前記予測された温度感覚評価点の関数値を、前記実際の
温度感覚評価点の関数値と比較して、該予測された温度
感覚評価点と該実際の温度感覚評価点との間の差を決定
する手段と、 前記予測された温度感覚評価点と前記実際の温度感覚評
価点との間の差に応答して、複数のパラメータにおける
少なくとも１つのパラメータ値を評価して予測された温
度感覚評価点と実際の温度感覚評価点との間の差を低減
するパラメータ評価手段と、 前記パラメータの評価手段に応答して、前記少なくとも
１つのパラメータ値を変更する手段と、を設けてなるＨ
ＶＡＣシステム・コントローラ。
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