JPH074715A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 室内環境がＰＭＶ値で快適になるように自動
的に制御する空気調和機において、使用者のめんどうな
操作をしなくとも、季節に応じて室内のＰＭＶ値が中立
になるように制御する空気調和機を提供することを目的
とする。 【構成】 室内を冷房または暖房する冷暖房手段１１
と、室内温度を検知する室温検知手段２と、室外温度を
検知する室外温度検知手段８と、前回運転時の検知情報
を記憶する前回運転履歴記憶手段７と、居住域室温と室
外温度と前回運転履歴から運転季節を推定する季節判定
手段６と、季節に応じた居住域のＰＭＶ値を計算する季
節毎ＰＭＶ値計算手段９と、居住域ＰＭＶ値が中立にな
るように前記冷暖房手段１１を制御するＰＭＶ値冷暖房
制御手段１０を備えたものであるから、検知手段の設置
場所の制約を受けず、かつ煩雑な操作せずとも安価な構
成で空気調和機を、運転する季節に応じたＰＭＶ値を中
立に制御することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、室内環境を居住者が快
適になるように自動的に制御する空気調和機に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来の冷暖房装置は、室温をある温度範
囲に保つよう制御されるが、本来はそこに居住する人間
の温冷感を快適に保つようになされるべきである。この
ような快適性を実現するためにＰＭＶという快適指標が
提案され、この指標をもとに空気調和機を制御するもの
として、特開平２−１７８５５５号公報、特開平２−２
４２０３７号公報等で示されたものがある。

【０００３】ＰＭＶとは平均予想温冷感申告と訳され、
温熱環境の快適性を評価する一つの指標であり、デンマ
ーク工科大学のファンガー教授により提案され、１９８
４年にＩＳＯ−７７３０として国際規格化されたもので
ある。このＰＭＶは環境側要素である温度、湿度、輻射
温度そして気流速と、人体側要素である活動量と着衣量
の関数であり、これらの値から前記ＩＳＯ−７７３０記
載の算式によって求めることができる。そして、このＰ
ＭＶ値０を中立として快適であるとし、３を暑い、２を
暖かい、１をやや暖かい、−３を寒い、−２を涼しい、
−１をやや涼しいと定義している。なお、この算式及び
演算方法についての説明は割愛する。

【０００４】特開平２−１７８５５５号公報に示された
ものはＰＭＶの人体側要因である活動量と着衣量を、現
在の制御状況と制御量操作者の曖昧な言語の評価入力値
を入力とするファジィ集合で表現して最適なＰＭＶ値を
計算し、ＰＭＶ値が中立になるように温度や湿度を制御
パラメータとして空気調和機を制御するものである。ま
た、特開平２−２４２０３７号公報に示されたものは温
度、湿度及び輻射温度を検知する検知手段を居住域に設
置し、気流速、活動量及び着衣量を設定する設定手段か
らＰＭＶ値を計算し、ＰＭＶ値が中立になるように温度
を制御パラメータとして各種空気調和機器を連携制御す
るものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の方
法では、ＰＭＶ値算出のための入力値である着衣量を決
定するのに、操作者の温感申告が必要であり、めんどう
な操作をしなければならず、季節に応じて着衣量が変わ
っても操作者の温感申告なしには正しいＰＭＶ値が算出
されない。

【０００６】また、居住域の環境要素を直接検知してい
るために検知手段の設置場所が制約されたり、構成が高
価になるという欠点を有していた。

【０００７】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、使用者のめんどうな操作なしで季節に応じて室内の
ＰＭＶ値が中立になるように制御する空気調和機を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の空気調和機は、室内を冷房または暖房する冷
暖房手段と、室内温度を検知する室内温度検知手段と、
室外温度を検知する室外温度検知手段と、前回運転時の
検知情報を記憶する前回運転履歴記憶手段と、居住域室
温と室外温度と前回運転履歴から運転季節を推定する季
節判定手段と、季節に応じた居住域のＰＭＶ値を計算す
る季節毎ＰＭＶ値計算手段と、居住域ＰＭＶ値が中立に
なるように前記冷暖房手段を制御するＰＭＶ値冷暖房制
御手段を備えている。

【０００９】また、室温と外気温と前回運転モードを入
力条件とし、ファジィ集合を用いて着衣量を推定するフ
ァジィ着衣量決定手段を備えている。

【００１０】また、ニューラルネットワークによりＰＭ
Ｖ値計算を予め学習し、入力条件から居住域のＰＭＶ値
を推論する季節毎ニューロＰＭＶ値計算手段を備えてい
る。

【００１１】

【作用】本発明は上記した構成によって、空気調和機本
体で検知できる限られた入力条件から季節判定を行うも
のであるから、検知手段の設置場所の制約を受けず、か
つ煩雑な操作せずとも安価な構成で空気調和機を運転す
る季節に応じた居住域のＰＭＶ値を求めることができ
る。

【００１２】また、空気調和機本体で検知できる限られ
た入力条件から、着衣量をファジィ推論するものである
から、安価な構成でＰＭＶ値算出のための代入値がより
最適になり、より正確なＰＭＶ値算出ができるので正し
いＰＭＶ値に基づいた空気調和機の最適な運転が可能に
なる。

【００１３】また、空気調和機本体で検知できる限られ
た入力条件から、ニューラルネットワークにより居住域
のＰＭＶ値を予め学習し推論するものであるから、検知
手段の設置場所の制約を受けずに安価な構成で居住域の
ＰＭＶ値を求めることができる。

【００１４】

【実施例】

（実施例１）以下本発明の第１の実施例について図面を
参照しながら説明する。

【００１５】図１は本実施例の空気調和機の機能ブロッ
ク図である。１は居住域に設置された居住域状態検知手
段で、室温検知手段２、輻射温度検知手段３、気流速検
知手段４、使用者自ら設定する活動量設定手段５で構成
される。６は季節判定手段であり、前回運転時の検知情
報を記憶する前回運転履歴記憶手段７によって得られた
運転履歴と、室外温度検知手段８によって得られた外気
温、室温検知手段２によって得られた室温とにより季節
判定が行われる。１０はＰＭＶ値冷暖房制御手段であ
り、季節毎ＰＭＶ値計算手段９より算出されたＰＭＶ値
により、冷暖房手段１１を制御しＰＭＶ値が中立になる
ように制御する。

【００１６】図２は冷暖房手段９の概略構成図である。
図２において、１２は圧縮機、１３は四方弁、１４は室
内の吸い込み空気を加熱または冷却する熱交換手段であ
る室内熱交換器、１５は減圧器、１６は室外熱交換器で
あり、これらを環状に連接して冷凍サイクルを構成して
いる。１７は室内空気を吸い込み、室内熱交換器１４に
より加熱または冷却された空気を吹き出す室内送風機で
あり、「強」、「中」、「弱」の３段階の風量設定が可
能である。１８は室外送風機である。１９は室内に設置
される室内機、２０は室外に設置される室外機である。
冷房運転と暖房運転の切り替えは四方弁１３を切り替え
て冷凍サイクル中の冷媒の流れを切り替えることにより
行われる。

【００１７】冷房運転時と暖房運転時のＰＭＶ値による
各制御対象の制御例を（表１）、（表２）に示す。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【表２】

【００２０】以上の構成の空気調和機の動作例について
図面を基に説明する。図３は季節判定のアルゴリズムを
表すブロック図の例である。前回運転履歴記憶手段７に
より得られた前回運転時の検知情報の前回の運転モー
ド、前回運転時の外気温の最大値、前回運転時の外気温
の最小値から、それぞれ前回運転モードによる判定処理
２１、前回運転時外気温最大値による判定処理２２、前
回運転時外気温最小値による判定処理２３で、「夏
期」、「冬期」、「中間期」の判定をそれぞれ行う。

【００２１】また今回運転開始時に、室温検知手段２に
より得られた室温と室外温度検知手段８により得られた
外気温から、それぞれ運転開始時室温による判定処理２
４、運転開始時外気温による判定処理２５においてもそ
れぞれ、「夏期」、「冬期」、「中間期」の判定を行
う。それぞれの判定処理においては、「夏期」、「冬
期」、「中間期」を判定するため適切なしきい値をもう
けてあり、しきい値との比較により判定を行う。

【００２２】また、それぞれの判定処理後には判定され
た季節のカウンタ値に１を加えるカウンタ値ＵＰ処理２
６を行う。例えば前回運転時外気温最大値による判定処
理においては、前回運転時外気温の最大値が２５℃以上
ならば「夏期」、２５〜１５℃ならば「中間期」、１５
℃以下ならば「冬期」と判定され、判定された季節のカ
ウンタ値に１を加える。尚、それぞれの判定処理に用い
るしきい値については説明を割愛する。

【００２３】２７はカウンタ値比較処理であり、それぞ
れの判定処理で判定され増やされたカウンタ値の最終値
を比較することにより、現在の季節を判定する。例え
ば、「夏期」のカウンタ値が３、「中間期」のカウンタ
値が２、「冬期」のカウンタ値が０の場合は、季節判定
は「夏期」と判定される。尚、それぞれの季節のカウン
タ値が同数の場合は、「中間期」と判定される。

【００２４】判定された季節に基づき、季節毎ＰＭＶ値
計算手段９により季節に応じたＰＭＶ値が算出されるた
め、煩雑な操作をしなくても、安価な構成で、季節に応
じたより正確なＰＭＶ値が算出される。

【００２５】以上のように本実施例によれば、室内を冷
房または暖房する冷暖房手段１１と、室内温度を検知す
る室内温度検知手段２と、室外温度を検知する室外温度
検知手段８と、前回運転時の検知情報を記憶する前回運
転履歴記憶手段７と、居住域室温と室外温度と前回運転
履歴から運転季節を推定する季節判定手段６と、季節に
応じた居住域のＰＭＶ値を計算する季節毎ＰＭＶ値計算
手段９と、居住域ＰＭＶ値が中立になるように前記冷暖
房手段１１を制御するＰＭＶ値冷暖房制御手段１０を備
えたものであるから、煩雑な操作をしなくても、安価な
構成で、季節に応じたＰＭＶ値で安定させることができ
る。

【００２６】（実施例２）以下本発明の第２の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。

【００２７】図４は本実施例の機能ブロック図である。
２８はファジィ着衣量決定手段で、室温検知手段２によ
って得られた室温と、室外温度検知手段８により得られ
た外気温及び、前回運転履歴記憶手段７により得られた
前回運転時の運転モードからファジィ推論により、空気
調和機運転時の着衣量を決定する。２９はＰＭＶ値計算
手段で、図１の居住域状態検知手段２と湿度検知手段３
０より検知された室温、輻射温度、気流速、湿度、使用
者自らが設定する活動量と、ファジィ着衣量決定手段２
８より得られる着衣量を入力値として居住域のＰＭＶ値
を算出する。ＰＭＶ値冷暖房制御手段１０、冷暖房制御
手段１１は、図１と同構成であるので説明を割愛する。

【００２８】ファジィ着衣量決定手段２８に組み込まれ
た着衣量の推定ルールは次のようなルールである。ま
ず、前回運転モードが冷房の時の推定ルールについて説
明する。

【００２９】ルール１：もし外気温が高く（Ｂ）、室温
も高ければ（Ｂ）、着衣量を少し抱け小さくせよ（Ｌ
Ｓ）。

【００３０】ルール２：もし外気温が高く（Ｂ）、室温
が中くらいならば（Ｎ）、着衣量をあまり変えるな（Ｚ
０）。

【００３１】ルール３：もし外気温が高く（Ｂ）、室温
が低ければ（Ｓ）、着衣量を少しだけ大きくせよ（Ｌ
Ｂ）。

【００３２】ルール４：もし外気温が中くらいで
（Ｎ）、室温が高ければ（Ｂ）、着衣量を小さくせよ
（Ｓ）。

【００３３】ルール５：もし外気温が中くらいで
（Ｎ）、室温も中くらいならば（Ｎ）、着衣量をあまり
変えるな（Ｚ０）。

【００３４】ルール６：もし外気温が中くらいで
（Ｎ）、室温が低ければ（Ｓ）、着衣量を少し大きくせ
よ（ＬＢ）。

【００３５】ルール７：もし外気温が低く（Ｓ）、室温
が高ければ（Ｂ）、着衣量を少し小さくせよ（ＬＳ）。

【００３６】ルール８：もし外気温が低く（Ｓ）、室温
が中くらいならば（Ｎ）、着衣量をあまり変えるな（Ｚ
０）。

【００３７】ルール９：もし外気温が低く（Ｓ）、室温
も低ければ（Ｓ）、着衣量を少し大きくせよ（ＬＢ）。

【００３８】次に、前回運転モードが暖房の時の推定ル
ールについて説明する。 ルール１：もし外気温が高く（Ｂ）、室温も高ければ
（Ｂ）、着衣量を小さくせよ（Ｓ）。

【００３９】ルール２：もし外気温が高く（Ｂ）、室温
が中くらいならば（Ｎ）、着衣量を少しだけ小さくせよ
（ＬＳ）。

【００４０】ルール３：もし外気温が高く（Ｂ）、室温
が低ければ（Ｓ）、着衣量をあまり変えるな（Ｚ０）。

【００４１】ルール４：もし外気温が中くらいで
（Ｎ）、室温が高ければ（Ｂ）、着衣量を少し小さくせ
よ（ＬＳ）。

【００４２】ルール５：もし外気温が中くらいで
（Ｎ）、室温も中くらいならば（Ｎ）、着衣量をあまり
変えるな（Ｚ０）。

【００４３】ルール６：もし外気温が中くらいで
（Ｎ）、室温が低ければ（Ｓ）、着衣量を少し大きくせ
よ（ＬＢ）。

【００４４】ルール７：もし外気温が低く（Ｓ）、室温
が高ければ（Ｂ）、着衣量を少し小さくせよ（ＬＳ）。

【００４５】ルール８：もし外気温が低く（Ｓ）、室温
が中くらいならば（Ｎ）、着衣量をあまり変えるな（Ｚ
０）。

【００４６】ルール９：もし外気温が低く（Ｓ）、室温
も低ければ（Ｓ）、着衣量を少し大きくせよ（ＬＢ）。

【００４７】上記言語データは、発明者が数多くの実験
データと経験則から求めた、運転時期に応じた使用者の
着衣量を推定するルールであり、これを前回運転モード
冷房運転時、暖房運転時別に外気温、室温、着衣量の関
係で表すと（表３）、（表４）のようになる。

【００４８】

【表３】

【００４９】

【表４】

【００５０】（表３）は前回冷房運転時の推定着衣量、
（表４）は前回暖房運転時の推定着衣量の推定ルールで
ある。（表３）（表４）は横方向に外気温を３段階に分
け、縦方向に室温を３段階に分けて配置している。

【００５１】図５は前回冷房運転モード時におけるファ
ジィ変数のメンバシップ関数、すなわち（ａ）外気温の
メンバシップ関数、（ｂ）室温のメンバシップ関数、
（ｃ）推定着衣量のメンバシップ関数であり、図６は前
回暖房運転モード時におけるファジィ変数のメンバシッ
プ関数であり、同じく（ａ）外気温のメンバシップ関
数、（ｂ）室温のメンバシップ関数、（ｃ）推定着衣量
のメンバシップ関数である。メンバシップ関数に基づく
推定着衣量の決定は、ファジィ制御の一手法であるＭＡ
Ｘ−ＭＩＮ合成法を用いる。尚、ＭＡＸ−ＭＩＮ合成法
についての説明は割愛する。

【００５２】以上のように本実施例によれば、室温検知
手段２によって得られた室温と、室外温度検知手段８に
より得られた外気温及び、前回運転履歴記憶手段７によ
り得られた前回運転時の運転モードからファジィ推論に
より、空気調和機運転時の着衣量を決定するものである
から、安価な構成でＰＭＶ値算出のための代入値がより
最適になり、より正確なＰＭＶ値算出ができるので正し
いＰＭＶ値に基づいた空気調和機の最適な運転が可能に
なる。

【００５３】（実施例３）以下本発明の第３の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。

【００５４】図７は室内機１９の一つで、天井に埋め込
むカセット形の概略図である。３１ａ，３１ｂ，３１
ｃ，３１ｄは４方向に設けられた空気の吹き出し口で、
それぞれに、風向変更手段として風向を上下に変更する
電動ルーバー３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄが設けら
れており、それぞれにステッピングモーター等で駆動さ
れる。

【００５５】尚、本実施例ではステッピングモーター及
び伝達機構の説明は割愛する。３３は室内空気の吸い込
み口、３４は空気中のゴミや粉塵を除去するフィルター
である。室内熱交換器１４は４方向で熱交換できるよう
に略円筒形状をしており、室内送風器１７はターボファ
ン３５とインダクションモーター３６より構成されてい
る。３７は吸い込み空気と吹き出し空気を分離する断熱
壁である。

【００５６】図８は本実施例の機能ブロック図である。
３８はニューロ状態検知手段で、室内機１９の吸い込み
口３３に設置された吸い込み温度検知手段３９、輻射温
度検知手段４０、室内送風機１７の風速判定手段４１、
居住者自らが設定する活動量設定手段４２よりなる。

【００５７】吸い込み温度検知手段３９，輻射温度検知
手段４０，風速判定手段４１は室内機１９本体に設置さ
れ、設置場所の制約を受けない。４３は、ニューロ状態
検知手段３８の入力と季節毎の居住域のＰＭＶ値との関
係をニューラルネットワークにより予め学習し、ニュー
ロ状態検知手段３８の入力と季節判定手段６から居住域
のＰＭＶ値を推論する季節毎ニューロＰＭＶ値計算手段
である。季節毎ニューロＰＭＶ値計算手段４３は、発明
者が数多く実験データをもとに、予めニューラルネット
ワークで学習した結果を表現したものである。以下図１
と同構成のものについては説明を割愛する。

【００５８】以上のように本実施例によれば、吸い込み
温度検知手段３９，輻射温度検知手段４０，風速判定手
段４１を室内機１９本体に設置し、ニューロ状態検知手
段３８の入力と季節判定手段６の入力から居住域のＰＭ
Ｖ値を推論する季節毎ニューロＰＭＶ値計算手段４３を
備えることにより、居住域の環境要素を直接検知せずに
ＰＭＶ値を推論するものであるから、居住域への検知手
段の設置が必要なく安価に構成することができる。

【００５９】尚、本実施例において、輻射温度を輻射温
度検知手段４０で検知するかわりにニューラルネットで
予め学習させて推論させてもよい。

【００６０】

【発明の効果】以上のように本発明の空気調和機は、室
内を冷房または暖房する冷暖房手段と、室内温度を検知
する室温検知手段と、室外温度を検知する室外温度検知
手段と、前回運転時の検知情報を記憶する前回運転履歴
記憶手段と、居住域室温と室外温度と前回運転履歴から
運転季節を推定する季節判定手段と、季節に応じた居住
域のＰＭＶ値を計算する季節毎ＰＭＶ値計算手段と、居
住域ＰＭＶ値が中立になるように前記冷暖房手段を制御
するＰＭＶ値冷暖房制御手段を備えたものであるから、
検知手段の設置場所の制約を受けず、かつ煩雑な操作せ
ずとも安価な構成で空気調和機を運転する季節に応じた
ＰＭＶ値を中立にさせることができる。

【００６１】また、室温と外気温と前回運転モードを入
力条件とし、ファジィ集合を用いて着衣量を推定するフ
ァジィ着衣量決定手段を備えたものであるから、安価な
構成でＰＭＶ値算出のための代入値がより最適になり、
より正確なＰＭＶ値算出ができるので正しいＰＭＶ値に
基づいた空気調和機の最適な運転が可能になる。

【００６２】また、ニューラルネットワークによりＰＭ
Ｖ値計算を予め学習し、入力条件から季節毎の居住域の
ＰＭＶ値を推論する季節毎ニューロＰＭＶ値計算手段を
備えたものであるから、空気調和機本体で検知できる限
られた入力条件から、ニューラルネットワークにより予
め学習し推論することができ、検知手段の設置場所の制
約を受けずに安価な構成で季節毎のＰＭＶ値を求めるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における空気調和機の機
能ブロック図

【図２】同実施例の冷暖房手段の概略構成図

【図３】同実施例の季節判定のアルゴリズムを表すブロ
ック図

【図４】本発明の第２の実施例における空気調和機の機
能ブロック図

【図５】（ａ）同実施例における前回冷房運転モード時
の外気温のメンバシップ値を示す特性図 （ｂ）同実施例における前回冷房運転モード時の室温の
メンバシップ値を示す特性図 （ｃ）同実施例における前回冷房運転モード時の推定着
衣量のメンバシップ値を示す特性図

【図６】（ａ）同実施例における前回暖房運転モード時
の外気温のメンバシップ値を示す特性図 （ｂ）同実施例における前回暖房運転モード時の室温の
メンバシップ値を示す特性図 （ｃ）同実施例における前回暖房運転モード時の推定着
衣量のメンバシップ値を示す特性図

【図７】（ａ）本発明の第３の実施例におけるカセット
形室内機の概略図の上断面図 （ｂ）同実施例のカセット形室内機の概略図の横断面図

【図８】同実施例における空気調和機の機能ブロック図

【符号の説明】

６ 季節判定手段 ７ 前回運転履歴記憶手段 ９ 季節毎ＰＭＶ値計算手段 １０ ＰＭＶ値冷暖房制御手段 １１ 冷暖房制御手段 １４ 熱交換手段 １７ 室内送風機 ２８ ファジィ着衣量決定手段 ３４ ニューロ状態検知手段 ３９ 季節毎ニューロＰＭＶ値計算手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川原 秀治 大阪府東大阪市高井田本通３丁目22番地 松下冷機株式会社内 (72)発明者 窪田 吉孝 大阪府東大阪市高井田本通３丁目22番地 松下冷機株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 室内を冷房または暖房する冷暖房手段
   と、室内温度を検知する室内温度検知手段と、室外温度
   を検知する室外温度検知手段と、前回運転時の検知情報
   を記憶する前回運転履歴記憶手段と、居住域室温と室外
   温度と前回運転履歴から運転季節を推定する季節判定手
   段と、季節に応じた居住域のＰＭＶ値を計算する季節毎
   ＰＭＶ値計算手段と、居住域ＰＭＶ値が中立になるよう
   に前記冷暖房手段を制御するＰＭＶ値冷暖房制御手段を
   備えた空気調和機。
2. 【請求項２】 前回運転モードと室温と外気温を入力条
   件とし、着衣量をファジィ集合を用いて推定するファジ
   ィ着衣量決定手段を備えた請求項１記載の空気調和機。
3. 【請求項３】 ニューラルネットワークによりＰＭＶ値
   計算を予め学習し、入力条件から居住域のＰＭＶ値を推
   論するニューロＰＭＶ値計算手段を備えた請求項１記載
   の空気調和機。