JPH03191243A - 空調装置 - 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］ 本発明は空調装置に関し、特に快適な空調感が得られる
空調装置に関する。

［従来の技術］ 従来、空調装置は、室温を設定温度付近に一定に維持す
るように空調風吹出温度を制御していたが、室温の変化
が殆ど無い状態では温熱感覚の馴れにより往々にして爽
快感が失なわれ、作業効率の低下を来たすという問題が
あった。

そこで、例えば実公昭６３−２８３５６号公報（第１従
来例）では、空調空気と外気を交互に吹出す装置が提案
され、また、特公昭６３−５２２９７号公報（第２従来
例）では、空調風の吹田温度を予め定めた温度間で周期
的に変化せしめる装置が提案されている。

なお、特開昭５６−１１２３１３号公報には、空調風温
度を設定温度に向けて一定の関数曲線に沿って変化せし
める装置が提案されている。

［発明が解決しようとする課Ｍ］ ところで、人間が暖かさや涼しさを感じるについては、
皮膚温とその変化速度の両方が寄与しており、この皮膚
温と変化速度はそれぞれ室内温度とこれの変化速度にほ
ぼ追従すると考えられる。

これを定量的に示すために温感申告値Ｓを使用しており
、Ｓ＝０は無感状態、Ｓ＝１はやや暖かく。

５−−１はやや涼しい、という具合で正の絶対値が大き
いほど暑く、負の絶対値が大きいほど寒く感じることを
示している。

ここにおいて、上記各従来装置では、交互に温度が変化
する吹出風により人間に刺激は与えるものの、湿度、日
射１等の温熱環境情報や実際の体感温度を考慮していな
いために吹出風温度の変動が往々にして許容値を越え、
不快感を与えるおそれがあった。

そこで、本発明はかかる課題を解決することを目的とし
、人間の体感温度および温熱環境情報を考慮に入れて爽
快な空調感を与えることが可能な空調装置を提供するこ
とを目的とする。

［課題を解決するするための手段］ 本発明の詳細な説明すると、空調装置は、第１図に示す
如く、室内温度が所望の範囲にある時に室温定常状態と
判定する定常状態判定手段と、室温定常状態で作動を開
始して、温感申告値の変化パターンを出力する温感申告
値出力手段と、各時点で上記温感申告値を実現すべく、
温熱環境値に基づき目標室内温度を決定し出力する室内
温度出力手段と、上記目標室内温度を実現すべく、空調
風の吹出温度を制御する吹出温度制御手段とを具備して
いる。

上記空調装置は、更に、第２図に示す如く、時刻検出手
段と、外気温検出手段と、所定の時刻における外気温よ
り季節を検出し、季節情報を出力する季節検出手段とを
具備し、かつ上記温感申告値出力手段を、上記季節情報
に応じて上記温感申告値変化パターンの基準値を補正す
るように設定しである。

上記空調装置は、更に、第３図に示す如く、室温非定常
状態で作動して、室内温度とその変化量より温感申告値
を算出する温感申告値出力段を具備し、かつ上記吹出温
度制御手段を、算出された温感申告値の絶対値が所定値
を越えている場合には、該絶対値を上記所定値内へ変化
せしめるべく空調風吹出温度の絶対値を最大になすとと
もに、上記絶対値が上記所定値内に至った後は、上記絶
対値を零に近づけるべく空調風吹出温度を周期的に脈動
せしめるように設定しである。

［作用］ 上記構成の空調装置において、室内温度が定常状態にあ
る場合には、温感申告値の変化パターンが出力され、与
えられた温熱環境値の下で上記温感申告値を満足する目
標室内温度が決定されて、空調風の吹出温度が制御され
る。かくして、室内温度が、定常状態の範囲内で温感申
告値に基づいて変化せしめられることにより、常に人間
の湯冷覚に新鮮な刺激が与えられて爽快感の消失が防止
され、しかも、上記温感申告値と温熱環境値が考慮され
ていることにより、空調風の吹出し温度が不快な領域に
達することはない。

上記温感申告値は、平均外気温が相違するそれぞれの季
節によっても異なってくる。そこで、所定時刻の外気温
より季節を検出し、各季節に応じて上記温感申告値変化
パターンの基準値を補正することにより、常に最高の爽
快感を与えることができる。

さらに、室内温度が所望の範囲に向けて変化している非
定常状態、例えば夏期のクールダウン時等には、室内温
度が定常状態になるまで、不快感が持続する。そこで、
室内温度とその変化量より温感申告値を算出し、該申告
値が所定値内に入るほどに室内温度が低下した場合には
、上記温感申告値を零付近に近づけるように空調吹出温
度を周期的に脈動せしめる。これにより、不快感の持続
時間を短縮することができる。

［第１実施例］ 第４図には空調装置の全体構成ブロック図を示し、制御
部１は、作動を後述するコンピュータ１１と、入力およ
び出力の各インターフェース１２．１３を含んでいる。

入力インターフェース１２には室内温度センサ３１、室
内湿度センサ３２、日射量センサ３３等の各種温熱環境
値を検出する多数のセンサが接続しである。コンピュー
タ出力は、出力インターフェース１３を介してエアミッ
クスダンパ駆動機構２に出力され、エアミックスダンパ
２１の作動により空調風の吹出温度が制御される。

以下、第５図のフローチャートで上記コンピュータ１１
の作動を説明する。

ステップ１０１で室温ＴＲをサンプリングし、所望の範
囲内にある場合には、室温定常としてステップ１０２よ
りステップ１０３へ進む。上記所望の範囲とは、温度設
定値に対して室内温度が一定範囲内にある状態をいう。

ステップ１０３では、室温に加えて、室内湿度ＨＲや日
射量ＶＲ等の温熱環境値をサンプリングし、ステップ１
０４〜１０８で各時点での最適室内温度を決定する。す
なわち、第６図（１）で示す如く、温感申告値Ｓが０、
＋１、−１と変化するパターンが予めコンピュータに記
憶してあり（その−例を別表に示す）、これを満足する
ように皮膚温に変化を与える（第６図（２））。これは
、第７図に示す如く、温感申告値Ｓが皮膚温とその変化
速度によって決定されるからであり、第６図（２）の皮
膚温変化パターンを第７図上に投影すれば、図の太実線
のようになる。図中■〜■は第６図（１）゛の各時点に
対応している。実際には、直接皮膚温を測定するのは困
難なため、皮膚温が良好に追従する室内温度を、第６図
（３）の如く変化せしめる。

すなわち、上記ステップ１０４〜１０８において、Δを
毎に上記温度変化パターンを実現する室内温度を計算す
る。例えば、第６図（１）の■でＳがＯから＋１に変化
すると、Ｓ＝＋１を満足する皮膚温と皮膚温変化速度が
求まり、この熱変化量に見合う目標室内温度Ｔｆ（ｔｒ
ｉ）が計算される。

そして、最終的に上記目標室内温度Ｔｆ（ｔｎ）を決定
するに当たっては、更に、現在の室内温度ＴＲ５室内湿
度ＨＲ１日射量ＶＲ等の温熱環境値が考慮される。

ここで、上記ステップ１０７の詳細を第８図に示す。

図において、ステップ２００で温感申告値Ｓを読み込み
、ステップ２０１で、上記温感申告値Ｓと皮膚温Ｔｓよ
り目標皮膚温変化速度ΔＴｓを求める。次にステップ２
０２．２０３で室温ＴＲの下でのそれぞれ人体の産熱量
Ｑ）ｌと放熱量ＱＴを算出し、これらの値よりステップ
２０４で皮膚温変化速度ΔＴｓ−を算出して、ステップ
２０５で上記皮膚温変化速度ΔＴｓ″が上記目標皮膚温
変化速度ΔＴｓに充分近づいたか判定する。

上記ステップ２０５で、皮膚温変化速度ΔＴｓが目標皮
膚温変化速度ΔＴｓに充分近づいていない場合には、室
温ＴＲをΔＴＲだけ上昇せしめて（ステップ２０６＞、
ステップ２０２以下を繰返す。充分近づいている場合に
は、この時の設定室温ＴＲを時間Ｔｎにおける目標室内
温度値Ｔｆ（ｔｎ）とする（ステップ２０７）。そして
、ステップ２０８で次のｔｎ÷１における皮膚温度Ｔｓ
を算出する。

なお、上記ステップ２０１における初期皮膚温Ｔｓ　（
ｏ）は、その時の室内温度ＴＲ等より例えば以下の熱バ
ランス式を用いて算出される。

Ｋ　１　・　２　　　十に　２　・　（１Ｂ−ＴＳ）　
　十に　３　　（ＴＢ　　−ＴＳ）＝Ｋ　　ａ　　（Ｔ
Ｂ４−丁Ｒ４）　　十に　５　（丁Ｓ−丁Ｒ）　　＋Ｋ
　　ｅ上式で左辺が産熱量、右辺が放熱量である。

また、Ｋ１−に６は、ＴＲの関数でもある係数であり、
ＴＢは体内深部温度で、これは通常一定である。

さて、上記ステップ１０４〜１０８で各時点の目標室内
温度Ｔｆ（ｔｎ）がＮ個求まると、ステップ１０９以下
で、上記目標室内温度Ｔｆ（ｔｎ）を達成すべく空調吹
出温度ＴＯＵｔが制御される。すなわち、各目標室内温
度’ｒｒ（ｔｎ）を読込み（ステップ１１１）、ダンパ
駆動信号を出力してエアミックスダンパの開度を変更し
くステップ１１２）、空調吹出温度ＴＯｕｔを上記温度
Ｔｆ（ｔｎ）に一致せしめる（ステップ１１３〜１１７
）。ステップ１１５では両者の温度差が許容値ε内であ
ればダンパ制御を終了し、許容値を外れている場合には
ステップ１１２に戻って再びダンパ制御を行う。

時間Δを毎に新たに設定される上記目標室内温度Ｔｆ（
ｔｎ）に空調吹出温度Ｔｏｕｔを追従せしめて変化パタ
ーンを終える（ステップ１１８）。

このようにして、室内温度が安定している場合に、温感
申告値がある範囲で上下するように強制的に空調吹出温
度を変化せしめることにより、温熱感覚の馴れや空調に
対する無感覚状態を解消し、常に心地良い刺激のある爽
快感を与えることができる。

［第２実施例］ 季節により人間の温度感覚は異なるものであり、本実施
例はこれを考慮に入れたものである。そこで、上記第１
実施例の構成に加えて、第９図に示す季節検出回路４を
設ける。該回Ｂ４は３個の差動増幅器４１．４２．４３
より構成され、各増幅器４１〜４３の非反転端子には外
気温センサの出力電圧Ｖｉｎが入力している。また、各
増幅器４１〜４３の反転端子には、それぞれ夏期、中間
期、冬期の所定時刻における平均気温に対応する電圧Ｖ
ｌ　、Ｖ２　、Ｖ３が入力している。

しかして、例えばコンピュータ１１に内蔵された時計に
より上記所定時刻において、上記各差動増幅器４１．４
２．４３の出力電圧ＶＡＩ、ＶＡ２、■へ３がＶＡｌ＞
０１ＶＡ２＞０、ＶＡ３＞Ｏて′あればコンピュータ１
１は夏期と判定し、記憶する温感申告値パターン（第６
図（１）参照）の基準値を５＝−１に下げて、これを中
心にＳ＝０と−２の間で変化するパターンとなしく第１
０図（１））、これに基づいて目標室内温度Ｔｆ（ｔｎ
）を決定する。

ＶＡＩ＜０１ＶＡ２＜０１ＶＡ３＜Ｏとなった場合には
、冬期と判定し、上記温感申告値パターンの基準値をＳ
＝＋１に上げて、これを中心にＳ−〇と＋２の間で変化
するパターンとする（第１０図（２））。

また、ＶＡＩ＜０．ＶＡ２＞０．Ｖへ３〉０のような場
合は中間期と判定して、上記第６図に示すＳ＝０を基準
値とする温感申告値パターンを使用する。

かかるコンピュータ１１の作動フローチャートを第１１
図のステップ３０１〜３０５に示す。

このようにして、基準値を変更した温感申告値Ｓにより
既述のステップ１０７における目標室内温度Ｔｆ（ｔｎ
）が決定される。以上の如く季節により温感申告値パタ
ーンの基準値を変えることにより、季節に関係なく、常
に爽快な空調感を与えることができる。

なお、上記季節検出回路を、コンピュータのソフト処理
で代替することもできる。

［第３実施例］ 夏期のクールダウンあるいは冬期のウオームアツプにお
いては、空調開始後、室内温度が定常になるまでの過渡
時間内は比較的長く不快な状態におかれる。これをクー
ルダウン時について第１２図で説明すると、時間ととも
に室内温度は低下し、これに伴って、温感申告値Ｓは正
の大きな値から次第に零あるいは−１に落ち着く（第１
２図（１）の細実線）。この場合、温域申告値Ｓが、図
示の如く、＋２、＋１である状態が比較的長く続くこと
があり、不快感を増す。

そこで、本実施例では、コンピュータ１１（第４図）は
上記室内温度とその変化量より温感申告値を算出し、こ
れが＋３以上ある場合にはエアミックスダンパ２１を冷
気方向に全開せしめる制御で室内温度を低下せしめ、Ｓ
＝＋２に至った後は、閉まり始めた上記ダンパ２１を周
期的に開いて空調風の吹出温度を間欠的に低下せしめる
（図中太実線）。これにより、温感申告値Ｓは＋２や＋
１の値を取ることなくＯと−１の間で推移し、不快な状
態が大幅に短縮される。

この場合のコンピュータ１１の作動フローチャートを第
１３図に示す。

時間Δを毎に室温ＴＲ（ｎ）をサンプルしくステップ４
０２）、熱バランス式より皮膚温および皮膚温変化速度
ΔＴ　ｓ　（ｎ）を求める（ステップ４０３゜４０４）
。続いて温感申告値Ｓを計算しくステップ４０５）、こ
れが所定値Ｓｌ　（例えば３）以上ではステップ４０６
よりステップ４０７へ進んで通常制御を続行する。

上記ステップ４０６で温感申告値Ｓが所定値Ｓ１より小
さい場合は、さらにステップ４０９で温感申告値Ｓが充
分小さい値ε０（零ないし１）に至ったか判定し、至っ
ていない場合は脈動制御を開始する（ステップ４１０）
。すなわち、ステップ４１１で空調能力を最大（エアミ
ックスダンパ全開ないし全閉）にして、１０秒間維持し
くステップ４１２＞、通常制御に戻す（ステップ４１３
．４１４）操作を行なう。

上記ステップ４０９で、ｉＦ！申告値Ｓがε０より小さ
くなると、定常状態に至ったと判断して第５図のステッ
プ１０１以下へ進み、定常時の脈動制御に移行する。

なお、第１２図（２）には従来と本実施例における皮膚
温の経時変化（図中太実線が本実施例）を示す。

もちろん、本実施例はウオームアツプ時にも適用するこ
とができる。

Ｆ面圃 ［発明の効果］ 以上の如く、本発明の空調装置は、温感申告値を指標と
して空調吹出温度を変化せしめるから、不快感を与える
ことなく、爽快な空調怒を常に維持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図はクレーム対応図、第４図ないし第
８図は本発明の第１実施例を示し、第４図は装置のブロ
ック構成図、第５図はプログラムフローチャート、第６
図は各種信号の経時変化パターンを示す図、第７図は温
感申告値の領域を示す図、第８図はプログラムフローチ
ャート、第９図ないし第１１図は本発明の第２実施例を
示し、第９図は季節検出回路の回路図、第１０図は温感
申告値の経時変化パターンを示す図、第１１図はプログ
ラムフローチャート、第１２図および第１３図は本発明
の第３実施例を示し、第１２図は各種信号の経時変化パ
ターンを示す図、第１３図はプログラムフローチャート
である。 １・・・制御部 １１・・・コンピュータ １２・・・入力インターフェース １３・・・出力インターフェース ３１・・・室内温度センサ ３２・・・室内湿度センサ ３３・・・日射量センサ ２・・・エアミックスダンパ駆動機構 ２１・・・エアミックスダンパ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）室内温度が所望の範囲にある時に室温定常状態と
   判定する定常状態判定手段と、室温定常状態で作動を開
   始して、温感申告値の変化パターンを出力する温感申告
   値出力手段と、各時点で上記温感申告値を実現すべく、
   温熱環境値に基づき目標室内温度を決定し出力する室内
   温度出力手段と、上記目標室内温度を実現すべく、空調
   風の吹出温度を制御する吹出温度制御手段とを具備する
   空調装置。
2. （２）請求項１記載の空調装置において、更に、時刻検
   出手段と、外気温検出手段と、所定の時刻における外気
   温より季節を検出する季節検出手段とを具備し、かつ上
   記温感申告値出力手段を、季節に応じて上記温感申告値
   変化パターンの基準値を補正するように設定したことを
   特徴とする空調装置。
3. （３）請求項１記載の空調装置において、更に、室温非
   定常状態で作動して、室内温度とその変化量より温感申
   告値を算出する手段を具備し、かつ上記吹出温度制御手
   段を、算出された温感申告値の絶対値が所定値を越えて
   いる場合には、該絶対値を上記所定値内へ変化せしめる
   べく空調風吹出温度の絶対値を最大になすとともに、上
   記温感申告値の絶対値が上記所定値内に至った後は、該
   絶対値を零付近に近づけるべく空調風吹出温度を周期的
   に脈動せしめるように設定したことを特徴とする空調装
   置。