JP2019011905A - Ｖａｖシステムおよび空調制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】室内に居る人の快適度を重視した空調制御を実現する。【解決手段】ＶＡＶコントローラ４ａ−１，４ａ−２，４ａ−３は、被制御エリア８−１，８−２，８−３の負荷状況に応じて設定風量を被制御エリア毎に算出し、ＶＡＶユニット３−１，３−２，３−３を制御する。ＶＡＶコントローラ４ａ−１，４ａ−２，４ａ−３は、被制御エリア８−１，８−２，８−３の温熱環境の快適度を示すＰＭＶを被制御エリア毎に算出する。空調コントローラ５ａは、被制御エリア毎のＰＭＶを統合し、統合したＰＭＶが快適を示す値になるように給気温度設定値を算出する。【選択図】 図１

Description

本発明は、空調システムに係り、特に空調機と複数の変風量ユニットとを備えたＶＡＶシステムおよび空調制御方法に関するものである。

従来のＶＡＶ（Variable Air Volume）システムのロードリセット制御は、ユーザが設定した室内温度となるように、空調機の給気温度設定をＶＡＶの負荷状況に追随して自動調整する制御である（特許文献１、特許文献２参照）。図９は従来のＶＡＶシステムの構成を示すブロック図である。ＶＡＶシステムは、空調機１と、空調機１からの給気を被制御エリア８−１，８−２，８−３へ供給する給気ダクト２と、被制御エリア８−１，８−２，８−３へ供給する給気の量を被制御エリア毎に制御する変風量ユニットであるＶＡＶユニット３−１，３−２，３−３と、ＶＡＶユニット３−１，３−２，３−３を制御するＶＡＶコントローラ４−１，４−２，４−３と、空調機１を制御する空調コントローラ５と、被制御エリア８−１，８−２，８−３の室内温度を計測する温度センサ６−１，６−２，６−３と、給気の温度を計測する温度センサ７とを備えている。図９において、９−１，９−２，９−３は給気の吹出口である。

空調機１によって冷却または加熱された空気（給気）は、給気ダクト２を介して各被制御エリア８−１，８−２，８−３のＶＡＶユニット３−１，３−２，３−３へ供給され、ＶＡＶユニット３−１，３−２，３−３を通過して吹出口９−１，９−２，９−３から各被制御エリア８−１，８−２，８−３へ供給されるようになっている。

ＶＡＶコントローラ４−１，４−２，４−３は、被制御エリア８−１，８−２，８−３の温度センサ６−１，６−２，６−３によって計測された室内温度と室内温度設定値との偏差に基づいて被制御エリア８−１，８−２，８−３の設定風量を演算して設定風量値を空調コントローラ５へ送る一方、その設定風量を確保するように、ＶＡＶユニット３−１，３−２，３−３内のダンパ（不図示）の開度を制御する。

空調コントローラ５は、各ＶＡＶコントローラ４−１，４−２，４−３から送られてくる設定風量値からシステム全体の要求風量値を演算し、この要求風量値に応じたファン回転数を求め、この求めたファン回転数となるように空調機１を制御する。また、空調コントローラ５は、温度センサ７によって計測された給気温度が給気温度設定値と一致するように、空調機１に供給される熱媒（冷水や温水）の流量を制御する。

以上のようなＶＡＶシステムにおいて、各ＶＡＶコントローラ４−１，４−２，４−３は、空調能力が不足状態のときに空調コントローラ５に対して空調能力増の要求ステータスを送出する。例えば図９の例では、各ＶＡＶコントローラ４−１，４−２，４−３の設定風量が０．１ｍ³／ｓで、各被制御エリア８−１，８−２，８−３の室内温度設定値が２８℃の場合に、会議室である被制御エリア８−２に人が集中し、被制御エリア８−２の室内温度が３０℃に上昇した場合を示している。

被制御エリア８−２に居る人が暑いと感じて、被制御エリア８−２の室内温度設定値を下げると、ＶＡＶコントローラ４−２は、ＶＡＶユニット３−２のダンパを開けて、被制御エリア８−２の室内温度が室内温度設定値に近づくように設定風量を制御する。このとき、ＶＡＶユニット３−２のダンパが全開であるにも拘わらず、被制御エリア８−２の室内温度設定値と室内温度との偏差を解消できない場合、ＶＡＶコントローラ４−２は、空調コントローラ５に対して冷房能力増要求ステータスを送出する。空調コントローラ５は、ＶＡＶコントローラ４−２からの冷房能力増要求ステータスに応じて、給気温度設定値を例えば所定幅だけ下げる。こうして、従来のＶＡＶシステムでは、室内に必要な熱量だけを投入し、省エネルギーを実現している。

省エネルギーを目的に制御するのであれば、人が不快を感じる主要素である温度を上記のように目標に制御すればよい。しかし、昨今のオフィスビルでは、室内環境を快適にして、働く人の生産性を向上させたいという要請があり、室内に居る人の好みに合わせた室内環境を提供することも必要になってきている。快適性を目的に空調制御を行うのであれば、温度以外に、湿度、放射、気流といった環境側側面に加え、活動量、着衣量といった人間側側面も考慮する必要がある。

特許第３２５４６２１号明細書 特許第３３００９６４号明細書

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、室内に居る人の快適度を重視した空調制御を実現することができるＶＡＶシステムおよび空調制御方法を提供することを目的とする。

本発明のＶＡＶシステムは、空調機と、この空調機から複数の被制御エリアに供給される給気の温度と給気温度設定値とが一致するように前記給気の温度を制御するように構成された給気温度制御部と、被制御エリア毎に設けられた変風量ユニットと、前記被制御エリアの温熱環境の快適度を示す温冷感評価指標値を被制御エリア毎に算出するように構成された温冷感評価指標値算出部と、被制御エリア毎の前記温冷感評価指標値を統合するように構成された統合温冷感評価指標値算出部と、この統合温冷感評価指標値算出部によって統合された温冷感評価指標値が快適を示す値になるように前記給気温度設定値を算出するように構成された給気温度設定部と、前記空調機から前記被制御エリアに供給される給気の設定風量を被制御エリア毎に算出するように構成された設定風量算出部と、前記設定風量に応じて前記変風量ユニットを被制御エリア毎に制御するように構成された制御部とを備えることを特徴とするものである。

また、本発明のＶＡＶシステムの１構成例において、前記設定風量算出部は、前記被制御エリアの負荷状況に応じて前記設定風量を被制御エリア毎に算出することを特徴とするものである。
また、本発明のＶＡＶシステムの１構成例において、前記設定風量算出部は、被制御エリア毎の前記温冷感評価指標値が快適を示す値になるように前記設定風量と室内温度設定値とを被制御エリア毎に算出することを特徴とするものである。
また、本発明のＶＡＶシステムの１構成例において、前記温冷感評価指標値は、ＰＭＶであり、被制御エリア毎に設けられた輻射センサの出力熱画像に基づいて平均放射温度を被制御エリア毎に算出するように構成された放射温度算出部と、前記輻射センサの出力熱画像または被制御エリア毎に設けられたカメラの出力画像に基づいて被制御エリアに居る人の活動量を被制御エリア毎に算出するように構成された活動量算出部と、前記輻射センサの出力熱画像または前記カメラの出力画像に基づいて被制御エリアに居る人の着衣量を被制御エリア毎に算出するように構成された着衣量算出部と、前記変風量ユニットによって計測された風量から得られる値、被制御エリア毎の気流速度センサによって計測された値、および固定値のいずれかを被制御エリア毎の気流速度として採用するように構成された気流速度導出部とをさらに備え、前記温冷感評価指標値算出部は、温度センサによって計測された被制御エリア毎の室内温度と湿度センサによって計測された被制御エリア毎の室内湿度と前記平均放射温度と前記活動量と前記着衣量と前記気流速度とに基づいて前記ＰＭＶを被制御エリア毎に算出することを特徴とするものである。

また、本発明の空調制御方法は、空調機から複数の被制御エリアに供給される給気の温度と給気温度設定値とが一致するように前記給気の温度を制御する第１のステップと、前記被制御エリアの温熱環境の快適度を示す温冷感評価指標値を被制御エリア毎に算出する第２のステップと、被制御エリア毎の前記温冷感評価指標値を統合する第３のステップと、この第３のステップによって統合した温冷感評価指標値が快適を示す値になるように前記給気温度設定値を算出する第４のステップと、前記空調機から前記被制御エリアに供給される給気の設定風量を被制御エリア毎に算出する第５のステップと、前記設定風量に応じて変風量ユニットを被制御エリア毎に制御する第６のステップとを含むことを特徴とするものである。

本発明によれば、温冷感評価指標値算出部と統合温冷感評価指標値算出部と給気温度設定部とを設け、温冷感評価指標値を被制御エリア毎に算出し、統合温冷感評価指標値算出部によって統合した温冷感評価指標値が快適を示す値になるように給気温度設定値を算出するため、被制御エリアに居る人の快適度を重視した空調制御を実現できる。また、従来のロードリセット制御では、給気温度設定値が離散値であったが、本発明では、連続値である、統合された温冷感評価指標値を基に給気温度設定値を決めるため、給気温度設定値を細かく指定できるようになる。

また、本発明では、設定風量算出部が、被制御エリア毎の温冷感評価指標値が快適を示す値になるように室内温度設定値と設定風量を被制御エリア毎に算出するため、被制御エリアに居る人が室内温度設定値を変更しなくても、被制御エリアに居る人の快適度を重視した空調制御を実現できる。

図１は、本発明の第１の実施例に係るＶＡＶシステムの構成を示すブロック図である。 図２は、本発明の第１の実施例に係るＶＡＶシステムのＶＡＶコントローラの構成を示すブロック図である。 図３は、本発明の第１の実施例に係るＶＡＶシステムの空調コントローラの構成を示すブロック図である。 図４は、本発明の第１の実施例に係るＶＡＶシステムのＶＡＶコントローラの動作を説明するフローチャートである。 図５は、本発明の第１の実施例に係るＶＡＶシステムの空調コントローラの動作を説明するフローチャートである。 図６は、本発明の第２の実施例に係るＶＡＶシステムの構成を示すブロック図である。 図７は、本発明の第２の実施例に係るＶＡＶシステムのＶＡＶコントローラの構成を示すブロック図である。 図８は、本発明の第２の実施例に係るＶＡＶシステムのＶＡＶコントローラの動作を説明するフローチャートである。 図９は、従来のＶＡＶシステムの構成を示すブロック図である。

［第１の実施例］
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施例に係るＶＡＶシステムの構成を示すブロック図である。ＶＡＶシステムは、空調機１と、給気ダクト２と、ＶＡＶユニット３−１，３−２，３−３（変風量ユニット）と、ＶＡＶコントローラ４ａ−１，４ａ−２，４ａ−３と、空調コントローラ５ａと、温度センサ６−１，６−２，６−３，７と、被制御エリア８−１，８−２，８−３の室内湿度（相対湿度）を計測する湿度センサ１０−１，１０−２，１０−３と、被制御エリア８−１，８−２，８−３から放射された輻射熱を検出する輻射センサ１１−１，１１−２，１１−３とを備えている。

図２は本実施例のＶＡＶコントローラ４ａ−１の構成を示すブロック図、図３は本実施例の空調コントローラ５ａの構成を示すブロック図である。ＶＡＶコントローラ４ａ−１は、対応する被制御エリア８−１の温度センサ６−１によって計測された室内温度の値を取得する室内温度計測値取得部４０と、被制御エリア８−１の湿度センサ１０−１によって計測された室内湿度の値を取得する室内湿度計測値取得部４１と、対応するＶＡＶユニット３−１によって計測された風量の値を取得する風量計測値取得部４２と、被制御エリア８−１の輻射センサ１１−１によって検出された熱画像を取得する熱画像取得部４３と、室内温度と室内温度設定値との偏差に基づいて対応する被制御エリア８−１の設定風量を算出する設定風量算出部４４と、被制御エリア８−１の設定風量の値を空調コントローラ５ａに通知する設定風量値通知部４５と、設定風量を確保するようにＶＡＶユニット３−１内のダンパの開度を制御する制御部４６と、輻射センサ１１−１の出力熱画像に基づいて平均放射温度を算出する放射温度算出部４７と、輻射センサ１１−１の出力熱画像に基づいて被制御エリア８−１に居る人の活動量を算出する活動量算出部４８と、輻射センサ１１−１の出力熱画像に基づいて被制御エリア８−１に居る人の着衣量を算出する着衣量算出部４９と、被制御エリア８−１の気流速度を導出する気流速度を算出する気流速度導出部６０と、被制御エリア８−１の温熱環境の快適度を示す温冷感評価指標値であるＰＭＶ（Predicted Mean Vote）を算出するＰＭＶ算出部６１（温冷感評価指標値算出部）と、ＰＭＶの値を空調コントローラ５ａに通知するＰＭＶ通知部６２とを有する。なお、ＶＡＶコントローラ４ａ−２，４ａ−３も、ＶＡＶコントローラ４ａ−１と同様の構成を有している。

空調コントローラ５ａは、温度センサ７によって計測された給気温度計測値を取得する給気温度計測値取得部５０と、空調機１に供給される熱媒の流量を制御するための操作量を算出する操作量算出部５１と、操作量を空調機１に出力する操作量出力部５２と、ＶＡＶコントローラ４ａ−１，４ａ−２，４ａ−３から通知された設定風量の値を取得する設定風量取得部５３と、空調機１のファン（不図示）を制御する風量制御部５４と、ＶＡＶコントローラ４ａ−１，４ａ−２，４ａ−３から通知されたＰＭＶの値を取得するＰＭＶ取得部５５と、各ＶＡＶコントローラ４ａ−１，４ａ−２，４ａ−３から通知されたＰＭＶを統合する統合ＰＭＶ算出部５６（統合温冷感評価指標値算出部）と、統合ＰＭＶに基づいて給気温度設定値を設定する給気温度設定部５７とを有する。操作量算出部５１と操作量出力部５２とは、給気温度制御部６３を構成している。

次に、本実施例の動作について説明する。図４はＶＡＶコントローラ４ａ−１，４ａ−２，４ａ−３の動作を説明するフローチャート、図５は空調コントローラ５ａの動作を説明するフローチャートである。

ＶＡＶコントローラ４ａ−１，４ａ−２，４ａ−３の室内温度計測値取得部４０は、それぞれ対応する被制御エリア８−１，８−２，８−３の室内温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３［℃］の値を温度センサ６−１，６−２，６−３から取得する（図４ステップＳ１００）。

ＶＡＶコントローラ４ａ−１，４ａ−２，４ａ−３の室内湿度計測値取得部４１は、それぞれ対応する被制御エリア８−１，８−２，８−３の室内湿度Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３［％］の値を湿度センサ１０−１，１０−２，１０−３から取得する（図４ステップＳ１０１）。

ＶＡＶコントローラ４ａ−１，４ａ−２，４ａ−３の風量計測値取得部４２は、それぞれ対応するＶＡＶユニット３−１，３−２，３−３を通過して被制御エリア８−１，８−２，８−３に供給される給気の風量Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３［ｍ³／ｓ］の値をＶＡＶユニット３−１，３−２，３−３に設けられた風量計（不図示）から取得する（図４ステップＳ１０２）。

ＶＡＶコントローラ４ａ−１，４ａ−２，４ａ−３の熱画像取得部４３は、それぞれ対応する被制御エリア８−１，８−２，８−３の輻射センサ１１−１，１１−２，１１−３によって検出された熱画像を取得する（図４ステップＳ１０３）。

ＶＡＶコントローラ４ａ−１，４ａ−２，４ａ−３の設定風量算出部４４は、それぞれ被制御エリア８−１，８−２，８−３の熱負荷状況に応じて設定風量を算出する（図４ステップＳ１０４）。具体的には、ＶＡＶコントローラ４ａ−１の設定風量算出部４４は、室内温度Ｔ１と室内温度設定値ＴＳＰとの偏差に基づいて、被制御エリア８−１の設定風量を算出する。ＶＡＶコントローラ４ａ−２の設定風量算出部４４は、室内温度Ｔ２と室内温度設定値ＴＳＰとの偏差に基づいて、被制御エリア８−２の設定風量を算出する。同様に、ＶＡＶコントローラ４ａ−３の設定風量算出部４４は、室内温度Ｔ３と室内温度設定値ＴＳＰとの偏差に基づいて、被制御エリア８−３の設定風量を算出する。なお、ここでは各被制御エリア８−１，８−２，８−３の室内温度設定値ＴＳＰを同一の値としているが、被制御エリア毎に室内温度設定値ＴＳＰが設定されていてもよい。

次に、ＶＡＶコントローラ４ａ−１，４ａ−２，４ａ−３の設定風量値通知部４５は、それぞれＶＡＶコントローラ４ａ−１，４ａ−２，４ａ−３の設定風量算出部４４が算出した被制御エリア８−１，８−２，８−３の設定風量の値を空調コントローラ５ａに通知する（図４ステップＳ１０５）。

ＶＡＶコントローラ４ａ−１，４ａ−２，４ａ−３の制御部４６は、それぞれ被制御エリア８−１，８−２，８−３の設定風量を確保するように、ＶＡＶユニット３−１，３−２，３−３内のダンパ（不図示）の開度を制御する（図４ステップＳ１０６）。

ＶＡＶコントローラ４ａ−１，４ａ−２，４ａ−３の放射温度算出部４７は、それぞれ輻射センサ１１−１，１１−２，１１−３によって検出された被制御エリア８−１，８−２，８−３の熱画像に基づいて被制御エリア８−１，８−２，８−３の平均放射温度ＭＲＴ１，ＭＲＴ２，ＭＲＴ３［℃］を算出する（図４ステップＳ１０７）。放射温度算出部４７は、例えば熱画像を人工知能（ＡＩ：Artificial Intelligence）によって処理することにより平均放射温度を求めることができる。

ＶＡＶコントローラ４ａ−１，４ａ−２，４ａ−３の活動量算出部４８は、それぞれ輻射センサ１１−１，１１−２，１１−３によって検出された被制御エリア８−１，８−２，８−３の熱画像に基づいて被制御エリア８−１，８−２，８−３に居る人の活動量Ａ１，Ａ２，Ａ３［ｍｅｔ］を算出する（図４ステップＳ１０８）。

活動量算出部４８は、例えば熱画像をＡＩによって処理して人の熱画像を抽出し、その時間変化から活動量を推定すればよい。なお、被制御エリアに複数の人の存在が検出された場合には、いずれか一人の活動量を求めてもよいし、被制御エリアに居る複数の人の平均の活動量を求めるようにしてもよい。

ＶＡＶコントローラ４ａ−１，４ａ−２，４ａ−３の着衣量算出部４９は、それぞれ輻射センサ１１−１，１１−２，１１−３によって検出された被制御エリア８−１，８−２，８−３の熱画像に基づいて被制御エリア８−１，８−２，８−３に居る人の着衣量Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３［ｃｌｏ］を算出する（図４ステップＳ１０９）。

着衣量算出部４９は、例えば熱画像をＡＩによって処理して人の熱画像を抽出し、さらに人が衣服を着用していると推定される体の領域と着用していないと推定される体の領域（露出している領域）との温度の変動から、衣服の保温力を表す着衣量の推定を行うようにすればよい。温度の変動と着衣量との関係は、例えばデータベースに登録しておくようにすればよい。なお、被制御エリアに複数の人の存在が検出された場合には、いずれか一人の着衣量を求めてもよいし、被制御エリアに居る複数の人の平均の着衣量を求めるようにしてもよい。

ＶＡＶコントローラ４ａ−１，４ａ−２，４ａ−３の気流速度導出部６０は、それぞれＶＡＶユニット３−１，３−２，３−３の風量計によって計測された風量Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３に基づいて被制御エリア８−１，８−２，８−３の気流速度Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３［ｍ／ｓ］を算出する（図４ステップＳ１１０）。ＶＡＶユニット３−１，３−２，３−３のダクトの断面積は既知の値なので、風量Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３を気流速度Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３に換算できることは言うまでもない。

ＶＡＶコントローラ４ａ−１のＰＭＶ算出部６１は、被制御エリア８−１の温熱環境の快適度を示す温冷感評価指標値であるＰＭＶを、室内温度Ｔ１、室内湿度Ｈ１、平均放射温度ＭＲＴ１、活動量Ａ１、着衣量Ｃ１および気流速度Ｖ１に基づいて算出する。ＶＡＶコントローラ４ａ−２のＰＭＶ算出部６１は、被制御エリア８−２のＰＭＶを、室内温度Ｔ２、室内湿度Ｈ２、平均放射温度ＭＲＴ２、活動量Ａ２、着衣量Ｃ２および気流速度Ｖ２に基づいて算出する。同様に、ＶＡＶコントローラ４ａ−３のＰＭＶ算出部６１は、被制御エリア８−３のＰＭＶを、室内温度Ｔ３、室内湿度Ｈ３、平均放射温度ＭＲＴ３、活動量Ａ３、着衣量Ｃ３および気流速度Ｖ３に基づいて算出する（図４ステップＳ１１１）。

周知のとおり、ＰＭＶは、人間の体温調節に与える６つの要素（室内温度、室内湿度、平均放射温度、活動量、着衣量、気流速度）から、大多数の人が感じる温冷感を数値化したものである。ＰＭＶは、冷房／暖房時共通の指標である。−０．５＜ＰＭＶ＜０．５の範囲内であれば快適な環境といえる。ＰＭＶは、ＩＳＯ規格（ＩＳＯ−７７３０）で国際標準化されている指標値であるので、算出方法はＩＳＯ規格に従えばよい。ここでは、被制御エリア８−１，８−２，８−３のＰＭＶをそれぞれＰＭＶ１，ＰＭＶ２，ＰＭＶ３とする。

ＶＡＶコントローラ４ａ−１，４ａ−２，４ａ−３のＰＭＶ通知部６２は、それぞれＶＡＶコントローラ４ａ−１，４ａ−２，４ａ−３のＰＭＶ算出部６１によって算出されたＰＭＶ１，ＰＭＶ２，ＰＭＶ３の値を空調コントローラ５ａに通知する（図４ステップＳ１１２）。

ＶＡＶコントローラ４ａ−１，４ａ−２，４ａ−３は、以上のようなステップＳ１００〜Ｓ１１２の処理を空調が停止するまで（図４ステップＳ１１３においてＹＥＳ）、一定時間毎に行う。

一方、空調コントローラ５ａのＰＭＶ取得部５５は、各ＶＡＶコントローラ４ａ−１，４ａ−２，４ａ−３から送られてきたＰＭＶ１，ＰＭＶ２，ＰＭＶ３の値を取得する（図５ステップＳ２００）。

空調コントローラ５ａの統合ＰＭＶ算出部５６は、同一の空調系統（空調機１）に属する被制御エリア８−１，８−２，８−３のＰＭＶ１，ＰＭＶ２，ＰＭＶ３を統合した統合ＰＭＶを算出する（図５ステップＳ２０１）。ＰＭＶを統合する方法としては、平均、加重平均、ファジィ推論などの方法がある。

空調コントローラ５ａの給気温度設定部５７は、統合ＰＭＶが快適を示す値（ＰＭＶ＝０）になるように給気温度設定値ＳＰを算出する（図５ステップＳ２０２）。給気温度設定値ＳＰを算出する方法としては、ＰＩＤ制御、ファジィ制御などの方法がある。すなわち、給気温度設定部５７は、統合ＰＭＶを制御量、ＰＭＶ＝０を目標値、給気温度設定値ＳＰを操作量として、統合ＰＭＶと目標値（ＰＭＶ＝０）との偏差が０になるように給気温度設定値ＳＰを算出すればよい。

空調コントローラ５ａの給気温度計測値取得部５０は、温度センサ７によって計測された給気温度計測値ＴＳＡを取得する（図５ステップＳ２０３）。
空調コントローラ５ａの操作量算出部５１は、所定の制御演算アルゴリズム（例えばＰＩＤ）に従って、給気温度計測値ＴＳＡと給気温度設定値ＳＰとが一致するように操作量を算出する（図５ステップＳ２０４）。空調コントローラ５ａの操作量出力部５２は、操作量算出部５１によって算出された操作量を空調機１に出力する（図５ステップＳ２０５）。こうして、空調機１に供給される熱媒（冷水または温水）の量が調節され、給気温度が制御される。

空調コントローラ５ａの設定風量取得部５３は、各ＶＡＶコントローラ４ａ−１，４ａ−２，４ａ−３から送られてくる設定風量値を取得する（図５ステップＳ２０６）。
空調コントローラ５ａの風量制御部５４は、設定風量取得部５３が取得した設定風量値からシステム全体の総要求風量値を演算し、この総要求風量値に応じたファン回転数を求め、この求めたファン回転数となるように空調機１のファン（不図示）を制御する（図５ステップＳ２０７）。このようにして、空調機１から送出される給気の風量が制御される。

空調コントローラ５ａは、以上のようなステップＳ２００〜Ｓ２０７の処理を空調が停止するまで（図５ステップＳ２０８においてＹＥＳ）、一定時間毎に行う。

以上のように、本実施例では、被制御エリア毎にＰＭＶを算出し、これらのＰＭＶに基づく統合ＰＭＶが０（快適）になるように給気温度設定値を算出するため、被制御エリア８−１，８−２，８−３に居る人の快適度を重視した空調制御を実現できる。また、従来のロードリセット制御では、給気温度設定値が離散値であったが、本実施例では、連続値である統合ＰＭＶを基に給気温度設定値を決めるため、給気温度設定値を細かく指定できるようになる。

従来、空調コントローラやＶＡＶコントローラといった組み込み製品に搭載されるＣＰＵの算術演算機能はそれほど高くなかったが、近年、組み込み製品が高性能になったことで、ＣＰＵも高性能となった。そして、新たなセンサの登場、ＡＩによる画像認識の劇的な進歩により、平均放射温度、活動量、着衣量をリアルタイムに計測することが可能となった。

［第２の実施例］
次に、本発明の第２の実施例について説明する。図６は本発明の第２の実施例に係るＶＡＶシステムの構成を示すブロック図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施例のＶＡＶシステムは、空調機１と、給気ダクト２と、ＶＡＶユニット３−１，３−２，３−３と、ＶＡＶコントローラ４ｂ−１，４ｂ−２，４ｂ−３と、空調コントローラ５ａと、温度センサ６−１，６−２，６−３，７と、湿度センサ１０−１，１０−２，１０−３と、輻射センサ１１−１，１１−２，１１−３とを備えている。

図７は本実施例のＶＡＶコントローラ４ｂ−１の構成を示すブロック図である。ＶＡＶコントローラ４ｂ−１は、室内温度計測値取得部４０と、室内湿度計測値取得部４１と、風量計測値取得部４２と、熱画像取得部４３と、ＰＭＶ算出部６１によって算出されるＰＭＶが快適を示す値になるように被制御エリア８−１の設定風量を算出する設定風量算出部４４ｂと、設定風量値通知部４５と、制御部４６と、放射温度算出部４７と、活動量算出部４８と、着衣量算出部４９と、気流速度導出部６０と、ＰＭＶ算出部６１と、ＰＭＶ通知部６２とを有する。なお、ＶＡＶコントローラ４ｂ−２，４ｂ−３も、ＶＡＶコントローラ４ｂ−１と同様の構成を有している。

次に、ＶＡＶコントローラ４ｂ−１，４ｂ−２，４ｂ−３の動作について説明する。図８はＶＡＶコントローラ４ｂ−１，４ｂ−２，４ｂ−３の動作を説明するフローチャートである。ＶＡＶコントローラ４ｂ−１，４ｂ−２，４ｂ−３の室内温度計測値取得部４０と室内湿度計測値取得部４１と風量計測値取得部４２と熱画像取得部４３の動作（図８ステップＳ１００〜Ｓ１０３）、および放射温度算出部４７と活動量算出部４８と着衣量算出部４９と気流速度導出部６０とＰＭＶ算出部６１とＰＭＶ通知部６２の動作（図８ステップＳ１０７〜Ｓ１１２）は、第１の実施例で説明したとおりである。

ＶＡＶコントローラ４ｂ−１の設定風量算出部４４ｂは、被制御エリア８−１のＰＭＶ（ＰＭＶ１）が快適を示す値（ＰＭＶ＝０）になるように、被制御エリア８−１の設定風量を算出する。ＶＡＶコントローラ４ｂ−２の設定風量算出部４４ｂは、被制御エリア８−２のＰＭＶ（ＰＭＶ２）がＰＭＶ＝０になるように、被制御エリア８−２の設定風量を算出する。同様に、ＶＡＶコントローラ４ｂ−３の設定風量算出部４４ｂは、被制御エリア８−３のＰＭＶ（ＰＭＶ３）がＰＭＶ＝０になるように、被制御エリア８−３の設定風量を算出する（図８ステップＳ１１４）。

設定風量を算出する方法としては、ＰＩＤ制御、ファジィ制御などの方法がある。すなわち、設定風量算出部４４ｂは、ＰＭＶを制御量、ＰＭＶ＝０を目標値、設定風量を操作量として、ＰＭＶと目標値（ＰＭＶ＝０）との偏差が０になるように室内温度設定値と設定風量を算出すればよい。偏差が０となるように、設定風量を増減させ、最大風量または最小風量でも偏差が０とならない場合は、室内温度設定値を上げ下げする。

ＶＡＶコントローラ４ｂ−１，４ｂ−２，４ｂ−３の設定風量値通知部４５は、それぞれＶＡＶコントローラ４ｂ−１，４ｂ−２，４ｂ−３の設定風量算出部４４ｂが算出した被制御エリア８−１，８−２，８−３の設定風量の値を空調コントローラ５ａに通知する（図８ステップＳ１１５）。

ＶＡＶコントローラ４ｂ−１，４ｂ−２，４ｂ−３の制御部４６は、それぞれ被制御エリア８−１，８−２，８−３の設定風量を確保するように、ＶＡＶユニット３−１，３−２，３−３内のダンパ（不図示）の開度を制御する（図８ステップＳ１１６）。

ＶＡＶコントローラ４ｂ−１，４ｂ−２，４ｂ−３は、以上のようなステップＳ１００〜Ｓ１０３，Ｓ１０７〜Ｓ１１２，Ｓ１１４〜Ｓ１１６の処理を空調が停止するまで（図８ステップＳ１１７においてＹＥＳ）、一定時間毎に行う。
空調コントローラ５ａの構成および動作は、第１の実施例で説明したとおりである。

以上のように、本実施例では、各被制御エリア８−１，８−２，８−３のＰＭＶが０（快適）になるように室内温度設定値と設定風量を算出し、また統合ＰＭＶが０（快適）になるように給気温度設定値を算出する。そのため、被制御エリア８−１，８−２，８−３に居る人が室内温度設定値を変更することなく、被制御エリア８−１，８−２，８−３に居る人の快適度を重視した空調制御を実現できる。

なお、第１、第２の実施例におけるＰＭＶの算出には、ＶＡＶコントローラのＣＰＵ（Central Processing Unit）の性能に応じて、理論式を利用してもよいし近似式を利用してもよい。
また、第１、第２の実施例では、被制御エリア８−１，８−２，８−３に設置した湿度センサ１０−１，１０−２，１０−３によって湿度を計測したが、ＶＡＶユニット３−１，３−２，３−３のダクトに設けられた湿度センサによって湿度を計測するようにしてもよい。

第１、第２の実施例において、ＶＡＶコントローラ４ａ−１，４ａ−２，４ａ−３（４ｂ−１，４ｂ−２，４ｂ−３）の活動量算出部４８は、被制御エリア８−１，８−２，８−３に設置された防犯カメラによって撮影された可視画像に基づいて被制御エリア８−１，８−２，８−３に居る人の活動量を算出するようにしてもよい。

この場合、活動量算出部４８は、例えば防犯カメラの画像をＡＩによって処理して人の画像を抽出し、活動量の推定を行うようにすればよい。上記のとおり、被制御エリアに複数の人の存在が検出された場合には、いずれか一人の活動量を求めてもよいし、被制御エリアに居る複数の人の平均の活動量を求めるようにしてもよい。

第１、第２の実施例において、ＶＡＶコントローラ４ａ−１，４ａ−２，４ａ−３（４ｂ−１，４ｂ−２，４ｂ−３）の着衣量算出部４９は、被制御エリア８−１，８−２，８−３に設置された防犯カメラによって撮影された可視画像に基づいて被制御エリア８−１，８−２，８−３に居る人の着衣量を算出するようにしてもよい。

この場合、着衣量算出部４９は、例えば防犯カメラの画像をＡＩによって処理して人の画像を抽出し、人が着ている衣服の種類と着用枚数とを推定して、着衣量の推定を行うようにすればよい。衣服の種類および着用枚数と着衣量との関係は、例えばデータベースに登録しておくようにすればよい。上記のとおり、被制御エリアに複数の人の存在が検出された場合には、いずれか一人の着衣量を求めてもよいし、被制御エリアに居る複数の人の平均の着衣量を求めるようにしてもよい。

また、第１、第２の実施例では、設定風量から気流速度を算出しているが、各被制御エリア８−１，８−２，８−３の気流速度を計測する気流速度センサを設置してもよい。気流速度センサを設置する場合、ＶＡＶコントローラ４ａ−１，４ａ−２，４ａ−３（４ｂ−１，４ｂ−２，４ｂ−３）の気流速度導出部６０は、それぞれ被制御エリア８−１，８−２，８−３に設置された気流速度センサによって計測された値をそのまま気流速度Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３として採用すればよい。また、気流速度導出部６０は、例えばユーザによって予め定められた固定値を気流速度Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３として採用してもよい。

第１、第２の実施例のＶＡＶコントローラ４ａ−１，４ａ−２，４ａ−３，４ｂ−１，４ｂ−２，４ｂ−３と空調コントローラ５ａの各々は、ＣＰＵ、記憶装置および外部とのインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。各装置のＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って第１、第２の実施例で説明した処理を実行し、本発明のＶＡＶシステムおよび空調制御方法を実現する。

本発明は、ＶＡＶシステムに適用することができる。

１…空調機、２…給気ダクト、３−１，３−２，３−３…ＶＡＶユニット、４ａ−１，４ａ−２，４ａ−３，４ｂ−１，４ｂ−２，４ｂ−３…ＶＡＶコントローラ、５ａ…空調コントローラ、６−１，６−２，６−３，７…温度センサ、８−１，８−２，８−３…被制御エリア、９−１，９−２，９−３…吹出口、１０−１，１０−２，１０−３…湿度センサ、１１−１，１１−２，１１−３…輻射センサ、４０…室内温度計測値取得部、４１…室内湿度計測値取得部、４２…風量計測値取得部、４３…熱画像取得部、４４，４４ｂ…設定風量算出部、４５…設定風量値通知部、４６…制御部、４７…放射温度算出部、４８…活動量算出部、４９…着衣量算出部、５０…給気温度計測値取得部、５１…操作量算出部、５２…操作量出力部、５３…設定風量取得部、５４…風量制御部、５５…ＰＭＶ取得部、５６…統合ＰＭＶ算出部、５７…給気温度設定部、６０…気流速度導出部、６１…ＰＭＶ算出部、６２…ＰＭＶ通知部、６３…給気温度制御部。

Claims (8)

1. 空調機と、
   この空調機から複数の被制御エリアに供給される給気の温度と給気温度設定値とが一致するように前記給気の温度を制御するように構成された給気温度制御部と、
   被制御エリア毎に設けられた変風量ユニットと、
   前記被制御エリアの温熱環境の快適度を示す温冷感評価指標値を被制御エリア毎に算出するように構成された温冷感評価指標値算出部と、
   被制御エリア毎の前記温冷感評価指標値を統合するように構成された統合温冷感評価指標値算出部と、
   この統合温冷感評価指標値算出部によって統合された温冷感評価指標値が快適を示す値になるように前記給気温度設定値を算出するように構成された給気温度設定部と、
   前記空調機から前記被制御エリアに供給される給気の設定風量を被制御エリア毎に算出するように構成された設定風量算出部と、
   前記設定風量に応じて前記変風量ユニットを被制御エリア毎に制御するように構成された制御部とを備えることを特徴とするＶＡＶシステム。
2. 請求項１記載のＶＡＶシステムにおいて、
   前記設定風量算出部は、前記被制御エリアの負荷状況に応じて前記設定風量を被制御エリア毎に算出することを特徴とするＶＡＶシステム。
3. 請求項１記載のＶＡＶシステムにおいて、
   前記設定風量算出部は、被制御エリア毎の前記温冷感評価指標値が快適を示す値になるように前記設定風量と室内温度設定値とを被制御エリア毎に算出することを特徴とするＶＡＶシステム。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＶＡＶシステムにおいて、
   前記温冷感評価指標値は、ＰＭＶであり、
   被制御エリア毎に設けられた輻射センサの出力熱画像に基づいて平均放射温度を被制御エリア毎に算出するように構成された放射温度算出部と、
   前記輻射センサの出力熱画像または被制御エリア毎に設けられたカメラの出力画像に基づいて被制御エリアに居る人の活動量を被制御エリア毎に算出するように構成された活動量算出部と、
   前記輻射センサの出力熱画像または前記カメラの出力画像に基づいて被制御エリアに居る人の着衣量を被制御エリア毎に算出するように構成された着衣量算出部と、
   前記変風量ユニットによって計測された風量から得られる値、被制御エリア毎の気流速度センサによって計測された値、および固定値のいずれかを被制御エリア毎の気流速度として採用するように構成された気流速度導出部とをさらに備え、
   前記温冷感評価指標値算出部は、温度センサによって計測された被制御エリア毎の室内温度と湿度センサによって計測された被制御エリア毎の室内湿度と前記平均放射温度と前記活動量と前記着衣量と前記気流速度とに基づいて前記ＰＭＶを被制御エリア毎に算出することを特徴とするＶＡＶシステム。
5. 空調機から複数の被制御エリアに供給される給気の温度と給気温度設定値とが一致するように前記給気の温度を制御する第１のステップと、
   前記被制御エリアの温熱環境の快適度を示す温冷感評価指標値を被制御エリア毎に算出する第２のステップと、
   被制御エリア毎の前記温冷感評価指標値を統合する第３のステップと、
   この第３のステップによって統合した温冷感評価指標値が快適を示す値になるように前記給気温度設定値を算出する第４のステップと、
   前記空調機から前記被制御エリアに供給される給気の設定風量を被制御エリア毎に算出する第５のステップと、
   前記設定風量に応じて変風量ユニットを被制御エリア毎に制御する第６のステップとを含むことを特徴とする空調制御方法。
6. 請求項５記載の空調制御方法において、
   前記第５のステップは、前記被制御エリアの負荷状況に応じて前記設定風量を被制御エリア毎に算出するステップを含むことを特徴とする空調制御方法。
7. 請求項５記載の空調制御方法において、
   前記第５のステップは、被制御エリア毎の前記温冷感評価指標値が快適を示す値になるように前記設定風量と室内温度設定値とを被制御エリア毎に算出するステップを含むことを特徴とする空調制御方法。
8. 請求項５乃至７のいずれか１項に記載の空調制御方法において、
   前記温冷感評価指標値は、ＰＭＶであり、
   被制御エリア毎に設けられた輻射センサの出力熱画像に基づいて平均放射温度を被制御エリア毎に算出する第７のステップと、
   前記輻射センサの出力熱画像または被制御エリア毎に設けられたカメラの出力画像に基づいて被制御エリアに居る人の活動量を被制御エリア毎に算出する第８のステップと、
   前記輻射センサの出力熱画像または前記カメラの出力画像に基づいて被制御エリアに居る人の着衣量を被制御エリア毎に算出する第９のステップと、
   前記変風量ユニットによって計測された風量から得られる値、被制御エリア毎の気流速度センサによって計測された値、および固定値のいずれかを被制御エリア毎の気流速度として採用する第１０のステップとをさらに含み、
   前記第２のステップは、温度センサによって計測された被制御エリア毎の室内温度と湿度センサによって計測された被制御エリア毎の室内湿度と前記平均放射温度と前記活動量と前記着衣量と前記気流速度とに基づいて前記ＰＭＶを被制御エリア毎に算出するステップを含むことを特徴とする空調制御方法。