JPH04225746A - 空気調和機の制御装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばマイクロコンピ
ュータ搭載の空気調和機で快適な空調運転を自動的に行
わせる、室内の温度、風量および風向の制御を行うこと
により室内の人間の快適性を高めるための空気調和機の
制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】空気調和機で室温のコントロールを行う
際、暖房の例では室内温度の立ち上がり時の特性向上の
ために、空気調和機の室内目標温度を一定時間高めにシ
フトさせる制御や、室内温度によって圧縮機運転周波数
の制御を行う方法が採られていた。

【０００３】図５に、従来の空気調和機の制御装置の概
要をブロック図で示す。図５の制御信号生成手段１９は
、タイマ５０によって計時された空気調和機６の電源投
入時からの時間４７や吸込温度４３や前記空気調和機６
を外部より操作するリモコンまたは操作パネル４よりの
使用者の設定温度４５等から制御信号４４を生成してい
る、例えば暖房時には、電源を入れてからの時間が６０
分間以内の場合は、室内温度を速く立ち上げるために、
室内目標温度をリモコンまたは操作パネル４より設定し
た設定温度よりも２℃高く設定するように、空気調和機
６の室内温度調整４６を制御させるのである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の空気調和機の制
御装置における電源を入れてからの時間や室内温度特性
のみでの制御では、空気調和機の設置された部屋の空調
負荷の大小に柔軟に対処することができない。例えば、
負荷が過小な時には室温が目標温度よりも高くなり過ぎ
たり、負荷が過大な時には室温が目標温度よりも低くな
り過ぎるという問題点がある。また、室内の人間の位置
の違いや人間の多少により温度差が生じ空気調和機から
距離が遠い場合は設定温度に達しないこともあるので室
内の人間の快適感を考慮していないという問題点もある
。

【０００５】室内の人間の快適感は、室内の湿度、温度
、気流速、周囲壁輻射温度の室内の環境条件や、人間の
代謝量や着衣量によって決まる人間の状態によって良否
が決まる。空気調和機は、設置された部屋の周囲壁輻射
温度等を推測することにより、室内の環境を考慮したこ
とにより快適な空調が行える。本発明は上記課題に鑑み
、室内の人間の快適感を推測して、より快適な空調環境
を実現することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、空気調和機が具備する室内外の環境条件
を検知する複数のセンサ手段と、人間の位置を検出する
位置検出手段と、センサ手段の以前の状態を保持する記
憶手段と、センサ手段と記憶手段からの出力値と使用者
の設定した温度値とから室内の人間の快適感を推測して
空気調和機の吹き出し温度、風向および風量の第１の制
御信号を生成する制御信号生成手段と、制御信号生成手
段に入力される値によって、制御信号生成手段からの出
力される第１の出力信号を補間して、前記空気調和機の
吹き出し温度、風向および風量などの制御信号を生成す
る第２の制御信号生成手段とを具備することを特徴とす
る空気調和機の制御装置を提案するものである。

【０００７】

【作用】前述した本発明の構成によると、推測手段は複
数のセンサ手段より検知された室内外の環境条件と、記
憶手段により保持された前記センサ手段の前状態、使用
者の設定した温度および位置検出手段にて検出された人
間の位置から室内の人間の快適感を推測する。そして、
この推測手段より推測した前記人間の快適感に基づき、
制御信号生成手段より制御信号が生成され空気調和機を
制御するから、これにより室内の環境や人間の状態を考
慮した、より快適な空調および生活環境を実現すること
ができる。

【０００８】

【実施例】以下、図１から図４を用いて本発明の実施例
を詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施例を示す
空気調和機の制御装置の基本構成を示すブロック図であ
る。　　図１において、１はセンサ、２０，２１，２２
はセンサ１よりのセンサ信号値、２は記憶手段、２３，
２６は記憶手段２より出力される吸い込み温度のＮ秒間
隔の傾斜、４はリモコンまたは操作パネル、２４はリモ
コンまたは操作パネル４からの出力信号、３はルックア
ップテーブル、２５はルックアップテーブル３より出力
される制御信号、５は補間部、２７は補間部５より出力
される制御信号、６は空気調和機、１ａは位置センサ、
２０ａは位置センサ１ａよりの人間１ｂの位置信号をそ
れぞれ示してある。図２は図１におけるルックアップテ
ーブルの作成回路を説明するブロック図である。

【０００９】この図において７は室外温度、８は吸い込
み温度、９は吸い込み温度の傾斜、１０は風量、１１は
使用者の設定温度、１２はリモコン４等より入力される
年・月・日時間の情報、１３は神経回路網模式手段、１
５は制御信号生成手段、１４は実測したＰＭＶ（または
ＳＥＴ）、３５は神経回路網模式手段より推測したＰＭ
Ｖ（またはＳＥＴ）、３４は実測ＰＭＶ（またはＳＥＴ
）よりの快適度（ＰＭＶまたはＳＥＴ）、３６は制御信
号、１２ａは人間位置情報、３はルックアップテーブル
、２８，２９，３０，３１，３２，３３，３３ａはそれ
ぞれ室外温度７、吸い込み温度８、吸い込み温度の傾斜
９、風量１０、使用者の設定温度１１、年・月・日・時
間情報１２、人間位置情報１２ａよりの信号である。

【００１０】本発明の一実施例による空気調和機は、以
上のような構成であるから、図１に示すように、空気調
和機６内の複数のセンサ１よりセンサ信号２０が出力さ
れることになる。この信号２０は外気温、吸い込み温度
、湿度、人体温度などである。　　また、前記センサ１
から信号２０と同様の信号２２が出力され、記憶手段２
に入力される。記憶手段２は入力される前記センサ出力
信号２２における過去Ｎ秒間（Ｎは正の実数）の履歴を
記憶する。リモコンまたは操作パネル４から風量、使用
者の設定温度値２４が出力され、また記憶手段２はセン
サの前の状態、例えば室内温度のＮ秒（Ｎは正の実数）
間隔の傾斜２３を出力する。さらに位置センサ１ａから
は人間の位置情報２０ａが出力される。図３に示すよう
に、この位置センサ１ａは室内をＮ×Ｍゾーンに分割し
、人間１ｂが部屋のどのゾーンにいるかを出力する。 例えばｉゾーンであれば、位置センサー１ａの出力信号
２０ａはｉとなる。各手段１，２，４，１ａからの出力
信号２３，２４，２０ａは入力信号としてルックアップ
テーブル３に入力され、このルックアップテーブル３よ
り空気調和機６に対する制御信号２５を求める。

【００１１】この制御信号２５は補間部５に供給される
。補間部５には、センサ１からの出力値２１と記憶手段
２からの出力値２６が供給され、補間部５は、補間が必
要な制御信号２５の部分を補間して、制御信号２７とし
て空気調和機６に渡し、空気調和機の運転を実行する。

【００１２】この制御信号２７によって、空気調和機６
におけるインバータ周波数、風向、風量および室内目標
設定温度等が制御されることになる。一例としては、前
記各手段１，２，４，１ａからの外気温、吸い込み温度
、風量、設定温度、吸い込み温度の傾斜等より、空気調
和機６が目標とする室内目標温度を算出するシフト量が
求められる。このシフト量と使用者が設定した温度およ
び室内目標温度との関係は、室内目標温度＝使用者設定
温度＋シフト量となる。そこで、ルックアップテーブル
３より求めた制御信号２５は補間部５で補間され、制御
信号２７として空気調和機６に入力し、一例として前記
式に基づき室内目標温度となるように空気調和機６の運
転を実行する。

【００１３】次に、図２により、図１におけるルックア
ップテーブル３の作成方法を説明する。図２において、
神経回路網模式手段１３は、室外温度７、室内温度８、
Ｎ秒間隔（Ｎは正の実数）で求めた室内温度７の傾斜９
、風量１０、使用者の設定温度１１、年・月・日・時間
情報１２、人間位置情報１２ａ等を入力とする。神経回
路網模式手段１３は、室内において測定した実測ＰＭＶ
１４を学習データ３４として、実測ＰＭＶ（予測平均投
票数）１４の推測値３４を出力するように学習を行う。

【００１４】神経回路網模式手段１３の学習アルゴリズ
ムは、各種の方法であるが、たとえばバックプロバゲー
ションのアルゴリズム（参考文献：Ｒｕｎｍｅｌｈａｒ
ｔ，Ｄ．Ｅ．　ａｎｄ　ＭｃＣｌｅｌｌａｎｄ，Ｊ．Ｌ
．（Ｅｄｓ，），”Ｐａｒａｌｌｅｌ　Ｄｉｓｔｒｉｂ
ｕｔｅｄ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，Ｅｘｐｌｏｒａｔｉ
ｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　
ｏｆ　Ｃｏｇｎｉｔｉｏｎ，Ｖｏｌ．１，２ＭＩＴ　ｐ
ｒｅｓｓ，Ｃａｍｍｂｒｉｄｇｅ（１９８６）により、
最降下法にて最適解を求める。神経回路網模式手段１３
でＰＭＶ（予測平均投票数）が充分に推測できるように
なると、快適感が不満足の場合には、神経回路網模式手
段１３の出力値３５によって空気調和機の能力を最大限
にできるような制御信号３６を制御信号生成手段１５に
て作成する。

【００１５】また快適感が満足の場合には快適感が持続
できるように制御信号３６が制御信号生成手段１５より
作成されることになる。神経回路網模式手段１３と制御
信号生成手段１５に、センサ入力である室外温度７〜人
間位置情報１２ａの各入力信号２８〜３３ａを粗く量子
化して入力させて、その結果をルックアップテーブル３
に書き込むことでルックアップテーブル３を作成する。 ルックアップテーブル手段３の作成時に、神経回路網模
式手段１３の出力は、連続量から離散量に変換されるた
め、本発明では、作成されたテーブルを読み込む際に線
形補間を施し、よりきめ細やかな制御を行う。図４に補
間の方法を示す。

【００１６】例えば、ルックアップテーブル１６の入力
として吸込温度が１℃刻みの参照がある場合に、吸込温
度０．５℃刻みでも可能にするために、図４に示すよう
に吸込温度３８が２．５℃であれば、２℃と３℃のルッ
クアップテーブル１６の内容を参照して加算器１７にて
加算し、更に割算器１８にて２分の１にして２．５℃の
制御信号値４２とする。

【００１７】以上で述べたように、人間の状態を知る手
段として使用者の設定温度および人体温度センサ等によ
り代謝量や着衣量の推定と、室内外の温度と空気調和機
の風量および室内温度のＮ秒（Ｎは正の実数）間隔の傾
斜等の空気調和機により検知可能な室内環境により室内
の人間の快適感を推測して、その推測結果により空気調
和機の制御信号を生成している。推測する快適感の例と
しては、人間の状態や室内の環境によって快適感を計算
した予測平均投票数（ＰＭＶ）、または、人間の生理的
状態や感覚の予測を行った標準新有効温度（ＳＥＴ）が
あり、神経回路網模式回路にセンサの出力値を入力とし
て、ＰＭＶやＳＥＴを推定させるように学習させてＰＭ
ＶやＳＥＴの推測を行えるようにし、その推測結果によ
り制御信号を生成させるようにしている。

【００１８】神経回路網模式回路と制御信号生成部分を
、センサの入力値に合わせたルックアップテーブルの記
憶装置に置き換え、なおかつ、ルックアップテーブルに
より情報が欠如する部分は、ルックアップテーブルの内
容の補間により制御信号を生成するようにしている。

【００１９】

【発明の効果】以上のように本発明の請求項１は、室内
温度、風量および風向を制御することによって室内温度
空調を行う空気調和機の制御装置において、空気調和機
が具備する室内外の環境条件を検知する複数のセンサ手
段と、センサ手段の以前の状態を保持する記憶手段と、
室内の人間の位置を検出する検出手段と、センサ手段と
記憶手段からの出力値と使用者の設定した温度値および
人間位置検出手段よりの出力値から室内の人間の快適感
、人間の位置、人間の多少を推測して空気調和機の吹き
出し温度、風向および風量の第１の制御信号を生成する
制御信号生成手段と、制御信号生成手段に入力される値
によって、制御信号生成手段からの出力される第１の出
力信号を補間し、空気調和機を制御する第２の制御信号
を生成する手段とを設けるように構成したので、室内の
人間の快適感を推測してより快適な空調環境を実現する
ことが可能となる。

【００２０】本発明の請求項２は、センサ手段が室内外
の温度、空気調和機の風量、湿度の検出器であり、第２
の制御信号により、空気調和機のインバータ圧縮機の周
波数を制御するため室内外の環境に応じてきめ細やかな
周波数制御をすることによりスピーディかつ安易に快適
な空調環境を実現することができる。

【００２１】本発明の請求項３は空気調和機の吸込空気
温度の勾配を記憶手段にＮ秒間隔で記憶することにより
変化状況を的確に把握することができオーバーシュート
等を防ぐことができる。

【００２２】本発明の請求項４は制御信号生成手段が、
室内の人間の快適感を推測する関数の出力を前記制御信
号生成手段の入力により参照できるようにしたルックア
ップテーブルであることにより、大型計算機が必要とせ
ず、空気調和機搭載のマイコンで処理が可能となり、大
幅なコストメリットが達成される。

【００２３】本発明の請求項５は空気調和機の制御を行
う室内の人間の快適感として、人間の位置、人間の多少
及び周囲壁輻射温度を用いることにより、室内環境の快
適感をより的確にとらえることができる。

【００２４】本発明の請求項６は人間の快適感として人
間の状態や室内の環境によって計算した予測平均投票数
（ＰＭＶ）、または人間の生理的状態や感覚の予測を行
った標準新有効温度（ＳＥＴ）を室内の人間の快適感と
して用いることにより、人間の快適感について指標とし
て確立されているため、快適性を間違う等の問題を発生
せず、的確な快適性を安易に計算しうるため、制御が簡
単となる。

【００２５】本発明の請求項７は制御信号生成手段は、
空気調和機に設けられた室内外の環境条件を検知する前
記センサ手段の出力から室内の人間の快適感を推測する
ために、人間の位置、人間の多少による人間の快適感を
学習した神経回路模式手段（ニューラルネットワーク）
であることより、多くの情報（室内外温度、湿度、風量
、人間位置、人間の多少等）から的確な快適性を見いだ
す手段としては非常にすぐれ、かつ学習機能を有するた
め種々の状況に応じた快適性への制御方法を得ることが
できる。

【００２６】本発明の請求項８は推測手段が、使用者の
設定温度、使用者の位置、人間の多少により室内の人間
の状態を推測することであるため、個人のこのみ（寒が
り又は暑がり）を判断することができ、個人に合わせた
快適性を実現できる。

【００２７】本発明の請求項９は推測手段がリモコン等
より入力される年・月・日・及び時間の情報であること
から、季節がわかり、朝か夜かも判断できるため、その
状況における人間の快適性を考慮することができ、一年
中快適感が得られるものである。

【００２８】例えば９月は夏を経て秋へ向う季節である
ため人間は暑さに慣れているため６〜７月よりも温度と
しては高く設定した方が人間にとって快適である。

【００２９】以上述べたように本発明は数多くの効果を
有する発明である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による空気調和機の制御装置の一実施例
を示す基本構成ブロック図

【図２】本発明による空気調和機の制御装置のルックア
ップテーブルの作成回路を説明するブロック図

【図３】
図１及び図２における人間の位置情報を示す図

【図４】
本発明による空気調和機の制御装置の補間部の処理を説
明するブロック図

【図５】従来の空気調和機の制御装置を示すブロック図

【符号の説明】

１　　センサ １ａ　　位置センサ ２　　記憶手段 ３　　ルックアップテーブル手段 ４　　リモコン又は操作パネル ５　　補間部 ６　　空気調和機 １２　　年・月・日・時間情報 １２ａ　　人間位置情報

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】空気調和機が具備する室内外の環境条件を
   検知する複数のセンサ手段と、前記センサ手段の以前の
   状態を保持する記憶手段と、室内の人間の位置を検出す
   る検出手段と前記センサ手段と前記記憶手段からの出力
   値と使用者の設定した温度値および前記人間位置検出手
   段よりの出力値から室内の人間の快適感、人間の位置、
   人間の多少を推測して前記空気調和機の吹き出し温度、
   風向および風量の第１の制御信号を生成する制御信号生
   成手段と、前記制御信号生成手段に入力される値によっ
   て、前記制御信号生成手段からの出力される第１の出力
   信号を補間し、前記空気調和機を制御する第２の制御信
   号を生成する手段とを具備する空気調和機の制御装置。
2. 【請求項２】センサ手段が、室内外の温度、空気調和機
   の風量、湿度の検出器であり、第２の制御信号により、
   空気調和機のインバータ圧縮機の周波数を制御すること
   を特徴とする請求項１記載空気調和機の制御装置。
3. 【請求項３】空気調和機の吸込空気温度の勾配を、記憶
   手段にＮ秒間隔（Ｎは正の実数値）で記憶することを特
   徴とする請求項１記載の空気調和機の制御装置。
4. 【請求項４】制御信号生成手段は、室内の人間の快適感
   を推測する関数の出力を前記制御信号生成手段の入力に
   より参照できるようにしたルックアップテーブルである
   ことを特徴とする請求項１記載の空気調和機の制御装置
   。
5. 【請求項５】空気調和機の制御を行う室内の人間の快適
   感として、人間の位置、人間の多少及び周囲壁輻射温度
   を用いることを特徴とする請求項１記載の空気調和機の
   制御装置。
6. 【請求項６】人間の快適感として人間の状態や室内の環
   境によって計算した予測平均投票数（ＰＭＶ）、または
   人間の生理的状態や感覚の予測を行った標準新有効温度
   （ＳＥＴ）を室内の人間の快適感として用いることを特
   徴とする請求項１記載の空気調和機の制御装置。
7. 【請求項７】制御信号生成手段は、空気調和機に設けら
   れた室内外の環境条件を検知する前記センサ手段の出力
   から室内の人間の快適感を推測するために、人間の位置
   、人間の多少による人間の快適感を学習した神経回路模
   式手段（ニューラルネットワーク）であることを特徴と
   する請求項１記載の空気調和機の制御装置。
8. 【請求項８】推測手段は、使用者の設定温度、使用者の
   位置、人間の多少により室内の人間の状態を推測するこ
   とを特徴とする請求項１記載の空気調和機の制御装置。
9. 【請求項９】推測手段は、リモコン等より入力される年
   ・月・日及び時間の情報あることを特徴とする請求項１
   記載の空気調和機の制御装置。